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橄榄石结构LiFePO4由于其理论比容量高(170mAh/g)、结构稳定、价格便宜、安全、绿色环保等优点被认为是最具竞争力的锂离子电池正极材料。然而LiFePO4存在着锂离子扩散系数小和电子电导率低的缺点,通过减小粒径和碳包覆能提高其锂离子扩散速率和电子电导率。本文分别以固相法、液相法及微波法三种工艺合成了纳米LiFePO4/C正极复合材料。 以纳米Fe2O3为铁源,LiH2PO4为锂源,PEG2000为还原剂和碳源采用球磨-固相法合成了纳米LiFePO4/C正极复合材料,研究了反应温度和反应时间对所得LiFePO4形貌和性能的影响,结果表明:烧结温度越高,烧结时间越长,所得产物粒径越大,粒径分布越不均匀,在600℃下烧结6h得到的LiFePO4/C正极复合材料电化学性能性能最好,0.1C和5C倍率下的首次放电比容量分别为165.4mAh/g和110.0mAh/g,循环10次后的容量保持率分别为98.4%和96.8%。 以Fe2(C2O4)3·5H2O和Fe(NO3)3·9H2O为铁源,LiH2PO4为锂源,PEG2000为还原剂和碳源,采用液相法均合成出了纳米LiFePO4/C正极复合材料,结果表明:以Fe2(C2O4)3·5H2O为铁源合成的产物粒径更小(60nm),粒径分布更均匀,电导率更高,具有更加优异的电化学性能(0.1C和5C倍率下的首次放电比容量分别为157.1mAh/g和114.3mAh/g,0.1C和5C倍率下循环10次后的放电比容量保持率分别为98.9%和96.6%),且制备过程无污染。 以Fe2(C2O4)3·5H2O和LiH2PO4为原料,采用微波干燥-微波烧结法合成了纳米LiFePO4/C正极复合材料,研究了烧结时间和碳源对所得LiFePO4形貌和性能的影响,结果表明:以PEG2000为碳源,微波烧结12min合成的LiFePO4/C正极复合材料性能最好,0.1C和5C倍率下的首次放电比容量分别为159.5mAh/g和109.5mAh/g,5C倍率下循环10次后的容量保持率为97.1%。 采用三种不同的工艺均可合成出电化学性能优异的纳米LiFePO4/C正极复合材料,且三种工艺各具特色:固相法中温度等工艺条件易于控制,但所使用的铁源纳米Fe2O3价格高昂,合成周期长达26小时;液相法所使用的铁源为价格低廉的草酸铁,合成周期为13.5小时;微波法的原料与液相法相同,合成周期缩短至42分钟,且工艺简单,是一种快速合成LiFePO4的理想方法。