论文部分内容阅读
橄榄石型磷酸亚铁锂的理论容量为170mAh／g，相对于金属锂的放电平台为3.4V，充放电过程中锂离子的嵌脱对其晶体结构的影响较小，且其原料资源丰富、价格低廉、环境友好、热稳定性强，近年来被认为最具有应用前景的锂离子电池正极材料之一。 目前磷酸亚铁锂的制备方法，通常是以草酸亚铁为代表的二价铁的化合物作为铁源。为防止二价铁在制备过程中被氧化成三价铁，采用氮气或氩气等惰性气体保护。然而，以二价铁化合物为铁源增加了原料成本，采用惰性气体作保护气增加了工艺设备和过程的复杂性。为简化工艺、降低成本，本论文探讨了以廉价的三价铁化合物为铁源、以氢气为还原剂和保护气、采用两阶段式烧结的固相反应法制备橄榄石型磷酸亚铁锂工艺的可能性与可行性。初步探讨了原料种类等工艺参数对产物性能的影响，并与以二价铁化合物为铁源的方法进行了比较。主要结论如下： 1．以三价铁化合物为铁源、以氢气为还原剂和保护气、通过两段式烧结的固相反应法，可以制备出橄榄石结构的磷酸亚铁锂多晶体。粉末X射线衍射、热重分析、循环伏安分析、实验电池充放电性能测试等研究结果表明：用该方法所制得的磷酸亚铁锂，与同样条件下用磷酸亚铁和草酸亚铁制得的磷酸亚铁锂相比，晶体结构相同，相态纯度相近，电化学性能也相近。共同的不足之处是产品的本征电导率较低，大电流密度下电化学极化较严重。 2．不同三价铁化合物为原料所得产品的测试结果表明：用FeOOH所制产品的初始容量为124.9mAh／g、放电平台为3.2～3.3V且较平稳；用Fe3O4所制产品的初始容量为121.1mAh／g、放电平台为3.2V但不太平稳，第二周放电时，容量下降为92.4mAh／g；用Fe（NO3）3所制产品的初始容量为67.7mAh／g、放电平台为3.1V左右。用FeOOH所制产品的电性能与相同条件下用草酸亚铁制备的磷酸亚铁锂具有可比性。存在的共同问题是循环过程中，容量损失较大，主要原因可能是样品的导电率较低。 3．探讨了高温烧结温度（450℃、550℃、650℃、750℃）对产物物相结构和电化学性能的影响。结果表明：高的烧结温度有利于形成好的晶形。但所制备的晶体颗