机械化学法合成LFePO4/C正极材料及其改性研究

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提高锂离子电池性能以及降低电极材料成本是锂离子电池领域的主要研究方向。本文以橄榄石型的LiFePO4材料为研究对象,采用机械化学法合成LiFePO4/C粉末,对合成工艺和粉末改性进行研究。   研究了合成条件对LiFePO4结构和电化学性能的影响,并尝试了对材料进行Mn2+,F两元掺杂改性。通过x射线衍射分析了合成产物的结构晶型,扫描电镜观察了材料的形貌,恒流充放电测试研究了合成材料的比容量和循环性能。   研究表明合成条件对材料的结构、形貌以及电化学性能有着显著的影响。当碳含量为8%,球磨速度为1000rmin-1,球磨时间为6h,球料比为7:1,热处理温度为700℃,热处理时间为8h时合成的LiFePO4/C材料具有最佳的初始放电容量和循环性能,在0.1C放电倍率下初始放电容量为113mAh/g,循环10次之后,容量衰减了4.33%。在优化工艺的基础上对LiFePO4/C进行Mn2+,F-两元掺杂,研究了离子掺杂对材料结构以及电化学性能的影响,研究发现掺杂之后的粉末粒径细小并且分布均匀,材料的电化学性能得到了很大的提高;Mn2+掺杂可以提高材料的放电电压平台;F离子掺杂可以降低材料的极化程度。掺杂试样LiFe0.8Mn0.2(PO4)0.9F0.3/C具有最好的电化学性能,在0.1 C下放电容量达到128.3mAh/g,充放电效率达到95%,循环10次之后极化程度最小。  
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