磷酸亞鐵鋰正極材料與不同電解液體系的相容性研究.pdf

1、鋰離子電池由于其優(yōu)良的性能如高能量密度和良好的循環(huán)性能，已廣泛應用于移動電話、攝像機和筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備。正極材料和鋰離子電池的初始容量有較大的關(guān)系并且在防止容量衰減方面扮演重要的角色。橄欖石型的LiMPO4(M=Fe、Mn、FevMn1-y、Co、Ni)具有優(yōu)良的電化學性能，適合做鋰離子二次電池的正極材料，自1997年goodenough's課題組首次報道了LiFePO4是一種有潛力的正極材料，其具有比容量高(170mAh/g

2、)、循環(huán)性能優(yōu)良、高溫充放電性能好、原料來源廣泛、無環(huán)境污染、材料的熱穩(wěn)定性好、所制備電池的安全性能突出等優(yōu)點，使其在各種可移動電源領(lǐng)域，特別是動力電池領(lǐng)域有著極大的市場前景，成為材料界的研究熱點，但是導電性差(10-9-10-10S·cm-1)是其商品化過程中必須克服的障礙之一。 本文主要研究并比較了橄欖石型正極材料磷酸亞鐵鋰在傳統(tǒng)電解液中的電化學性能，通過更換不同鋰鹽，擴大有機溶劑的種類；以及研究了與離子液體TMHA-TFS

3、I電解液體系的相容性，通過添加不同含量的有機溶劑，以改善其在純離子液體中的電化學性能，并通過掃描電鏡SEM微觀手段探討其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化原因，并且通過LiFePO4在不同充電電壓上限時的測試，了解了影響電池電化學性能的主要原因。主要實驗結(jié)論如下： (1)在更換不同鋰鹽和不同溶劑所組成的電解液中，電極材料在1M LiClO4/EC-DMC和1M LiPF6/EC-DMC電解液中的電化學性能較好。其中在1M LiClO4/EC-DMC

4、電解液中充放電容量最高，而在1M LiBF4/EC-DMC電解液中的充、放電容量最低。這和鋰鹽本身和電解液的電導率有較大的關(guān)系。 (2)在1M LiClO4/混合溶劑體系中，比較電極在六種不同混合溶劑所組成的電解液中電化學性能測試發(fā)現(xiàn)，PC的加入所構(gòu)成的三元混合溶劑，在小電流密度下對材料的首次充放電容量和庫侖效率的影響較小。但是大電流密度時增加了電極的極化現(xiàn)象，其循環(huán)性能不如二元混合溶劑所構(gòu)成的電解液。 (3)在30℃、

5、0.0.mV/s時在TMHA-TFSI離子液體中，加入一定量的有機溶劑時，電極材料的充放電容量和循環(huán)性能均比在純離子液體中好，在1MLiTFSI/TMHA-TFSI+40％PC的電解液中，電化學性能最好。 (4)在不同的充電電壓上限時，電極表面有不同的界面電阻，并且隨著充電電壓上限的增加，界面電阻增加，對電極的倍率性能不利，充電電壓上限控制在3.5V-4.5V的范圍內(nèi)，對磷酸亞鐵鋰放電容量的影響不大，但高電位條件下，特別是4.3