LiFePO<,4>/C介孔复合正极材料的制备与结构及电化学行为

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采用硝酸氧化工艺实现了炭气凝胶的表面亲水改性,以炭气凝胶和聚乙二醇(PEG)为碳源制备了一系列不同纳米结构和颗粒形态的LiFePO4/C介孔复合材料,并分别研究了PEG和炭气凝胶的用量对该复合材料理化结构和电化学行为的影响,成功地合成了结构独特和电化学性能优良的锂离子电池正极材料。   研究了炭气凝胶硝酸氧化改性工艺,重点考察了氧化改性温度对炭气凝胶的分散性和导电性的影响。结果表明:当氧化温度T≥40℃时,即可获得分散性优良的炭气凝胶,并且氧化温度越高,其分散性越好;但是改性处理会导致炭气凝胶的电导率的下降,且下降幅度随氧化处理温度的升高而增大。   以PEG为碳源制备了LiFePo4/C复合材料,研究了PEG的用量对LiFePO4/C正极材料结构与性能的影响。结果表明:当n(PEG)/n(LFP)=0.5时,所制得的材料为单一的橄榄石型LiFePO4晶体。该正极材料在0.1C倍率下的首次放电比容量达164.1mAh/g,30次循环后放电比容量达162.0mAh/g。   以炭气凝胶和PEG为碳源制备了LiFePO4/C复合正极材料,研究了炭气凝胶的添加量对LiFePO4/C结构与性能的影响。结果表明:当炭气凝胶的添加量为2%时,所制备的LiFePO4/C复合材料具有独特的网络孔洞结构,且表现出较好的电化学性能,其0.1C倍率下的放电比容量均在160.0mAh/g以上,lC和5C倍率下的首次放电比容量分别为124.3mAh/g和86.0mAh/g,50次循环后放电比容量分别为118.7mAh/g和77.2mAh/g。   以改性炭气凝胶和PEG为碳源制备了LiFePO4/C复合材料,研究了不同温度改性的炭气凝胶对LiFePO4/C正极材料结构与性能的影响。结果表明:以40℃改性炭气凝胶为碳源制得的LiFePO4/C介孔复合材料具有优良的电化学性能,其0.1C倍率下的放电比容量均在164.0mAh/g以上,lC和5C倍率下的首次放电比容量分别为138.7mAh/g和105.0mAh/g,50次循环后放电比容量分别为129.1mAh/g和95.5mAh/g。
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