锂离子电池正极材料LiFePO4的液相法制备及性能研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:A403537889
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磷酸铁锂(LiFePO4)是一种有潜力的锂离子电池正极材料,具有比容量相对较高、热稳定性好、安全环保、原料丰富、成本低等突出优点。但其导电率和离子扩散速率均较低,在大电流充放电的条件下,循环性能有待改善。本论文主要集中在橄榄石型LiFePO4的液相法制备、材料形貌和结构表征、晶体生长机理以及电化学性能研究。   以LiOH·H2O,FeSO4·7H2O和H3PO4作为起始原料,采用水热法以制备纯相LiFePO4为目的,考察了主要影响因素如溶剂、蔗糖添加量、加料顺序、前驱体pH等的最佳选择。   在水热法制备LiFePO4中,通过前驱体pH的调节,制备了多种形貌的纯相LiFePO4。并探讨了前驱体pH对LiFePO4的形貌和电化学性能的影响及其机理。结果表明:当不用添加剂调节前驱体pH时(pH=6.50),生成菱形形貌。在中性和碱性条件下,随着前驱体pH的增加,生成了多层的菱形,继而生成了团聚的微粒。在酸性条件下,随着前驱体pH的降低,首先生成尺寸较小的粒子,接着生长成为棒状物并连接组合在一起,生成了凹陷形,最后生长为由棒状物组成的空心球。通过控制LiFePO4的制备条件,使LiFePO4得颗粒细小、分布均匀以及抑制[010]方向上的生长,使其尽可能多的暴露(010)面,有助于提高LiFePO4的电化学性能。当pH=6.00时得到的LiFePO4电化学性能优越,放电比容量在0.1C时为163mAh·g-1,在10C时为75mAh·g-1,可以作为一种制备LiFePO4正极材料的方法。   以LiOH·H2O,H2C2O4·2H2O和FePO4·2H2O作为起始原料,采用液相还原法制备LiFePO4,考察了主要影响因素如碳源、铁源和磷源以及烧结时间的最佳选择,通过工艺优化研究确定了纯相LiFePO4最佳的制备条件。测试结果表明:在0.1C和10C充放电循环时,首次放电比容量分别为169mAh·g-1和90mAh·g-1,且具备良好的循环性能。
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