金属酞菁对锂离子电池正极材料LiFePO4的改性及性能研究

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随着汽车工业的发展,由燃油导致的环境污染问题日益严重,锂离子电池作为一种最有潜力替代石化能源的电源,引起了人们的广泛关注。在研究的正极材料中,橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)以其高理论容量、低成本、资源丰富、环境友好、热稳定性良好等优点而成为最具发展前景的锂离子电池正极材料。目前,LiFePO4材料已广泛应用于便携式电子产品和电动汽车电池,然而,LiFePO4材料也有一些不足之处,电导率和离子扩散率较低导致电极的阻抗增加、比容量降低,在很大程度上制约了LiFePO4在动力电池领域的大规模应用。近期的研究认为,碳包覆是改善LiFePO4材料电化学性能最有效的方法,有机碳源的种类和结构能够对LiFePO4材料的性能产生巨大的影响。酞菁配合物在电池上的应用具有巨大的潜力,已经成为近期电化学领域的研究热点之一,金属酞菁配合物同时具备包含金属以及能够产生热解碳这两个条件,具有其他化合物所没有的兼备优势。目前还没有以金属酞菁作为碳源前驱体对LiFePO4材料进行修饰改性的相关文献报道,本论文选择过渡金属酞菁配合物对LiFePO4材料进行改性,采用溶剂热和高温煅烧结合的方法制备LiFeP04/C材料,有望使电池的实际容量进一步接近理论值,更好地应用于工业电池。在合成的LiFePO4/C材料中,LiFePO4/C-12材料电化学性能最佳,首次放电比容量高达150.7mAh-g-1,非常接近理论值,经过50次循环后,依旧保持较高的放电比容量127.6mAh·g-1,并且高于纯相LiFePO4材料的首次放电比容量106.6mAh·g-1。其大倍率放电性能佳,适宜用作大功率电池,在锂离子电池应用中具有重要的工业价值,对电动汽车的发展具有深远的影响意义。
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