高性能磷酸鐵鋰-碳正極材料的合成及性能研究.pdf

1、LiFePO4作為鋰離子電池正極材料具有較高的理論比容量(約170mAh/g)、穩(wěn)定的放電平臺、可靠的安全性以及原料資源豐富、價格低廉等特點而為廣大研究者所關注,已成為最有前途的鋰離子電池正極材料之一。具有良好電化學性能的橄欖石型LiFePO4正極材料主要來自人工合成,目前其合成方法眾多,較常用的有高溫固相反應、水熱法、溶膠凝膠法、沉淀法、碳熱還原法等。但無論采用哪種合成方法,對于材料的晶化、顆粒和形貌的控制都采用高溫燒結來完成,所以燒

2、結過程的工藝條件對材料性能的影響至關重要。
　　本文從實際應用出發(fā),對燒結方式、燒結溫度等條件對材料性能的影響進行了研究。對LiFePO4/C復合前驅體,分別采用靜態(tài)氮氣氣氛、動態(tài)氮氣氣氛及靜態(tài)真空三種燒結方式進行碳熱還原合成LiFePO4/C復合正極材料。采用XRD、TEM、CV和充放電循環(huán)測試等方法表征和分析材料的結構、形貌和電化學性能。結果表明,不同燒結方式對所得材料的結晶度、晶粒大小、碳含量、反應溫度以及電化學性能均有顯著

3、影響。真空燒結得到的材料結晶度高,而動態(tài)氣氛燒結對材料Li+擴散能力的提高和顆粒的減小具有更積極的影響。另外動態(tài)氣氛燒結可以實現(xiàn)500℃低溫燒結且材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。0.5C循環(huán)首次放電比容量為163.4mAh/g,50次循環(huán)后容量保持率為99.02％。
　　采用不同碳源合成的LiFePO4/C材料的電化學性能表現(xiàn)出明顯的差異性,而這種差異性主要是由材料中剩余碳的結構不同所引起的。以Fe2O3,Li2CO3,NH4H2PO