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以自制的FePO4、氢氧化锂和葡萄糖为原料,采用碳热还原法合成LiFePO4/C复合正极材料。初步研究了碳热还原反应的机理,考察了合成工艺条件对材料结构及电化学性能的影响,并研究了其电极过程动力学。主要内容如下:采用热重—差热(TG-DTA)、元素分析(EA)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等技术研究了碳热还原反应的机理,分析了焙烧温度对产物组成的影响。研究发现,250℃前生成还原所需碳,300℃左右反应物不历经中间相而一步生成LiFePO4。300~500℃下样品中都存在着杂相Li3PO4和三价铁,600℃下得到不含杂质的LiFePO4。系统研究了碳热还原法制备LiFePO4/C时,焙烧温度、焙烧时间、碳源及产物中碳含量等因素对材料结构、形貌、导电率、振实密度及电化学性能的影响。结果表明,最佳的工艺条件为:以葡萄糖为碳源,原料混合物先以250r·min-1球磨2h,然后在600℃下焙烧24h,产物中碳含量为8.31%。样品以0.1C电流充放电,首次充放电比容量分别为152.5、151.8mAh·g-1,充放电效率接近100%;在连续以0.1C、0.5C、1C分别循环30、40、50次中,首次放电比容量分别为151.8、135.5、125.7mAh·g-1,平均每个循环容量衰减分别为0.17‰、0.32‰、0.38‰。采用循环伏安(CV)、电位阶跃计时电流法(PSCA)、电化学阻抗谱(EIS)等技术研究了LiFePO4/C的电极过程动力学。循环伏安研究表明,电极具有较好的脱、嵌锂可逆性,氧化、还原过程中Li+的固相平均扩散系数(D0)分别为4.753×1012、5.889×10-12cm2·S-1。由PSCA计算出Li+的固相扩散系数值在2.65×10-13~9.84×10-11cm2·S-1之间,并且在电位平台附近(3.45V)下有一个最小值2.65×10-13cm2·S-1。电化学阻抗技术研究表明,LiFePO4/C电极的表面膜电阻Rf随着充电先略有增加,在3.4V下有最大值,然后又下降至稳定值;正极表面膜电容值Cf随着上升先减小后增大,最小值在3.4V下出现。RLi、CLi随电位变化也有相似的变化规律。LiFePO4/C的电荷转移电阻Rct在3.4V处有一个最小值。