锂离子电池正极材料磷酸铁锂的水热法制备及其性能研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:sjtygk
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橄榄石型LiFePO4作为一种新型锂离子电池正极材料,自发现以来,便由于其优良的安全性能、循环性能和经济高效、绿色环保等特点,而得到了广泛的关注和研究,被誉为“最具潜力的新一代锂电池正极材料”。本文通过一步水热法制备了纯相的LiFePO4材料,并系统的研究了配料比、加料顺序、反应物浓度、反应温度、反应时间、pH等因素对材料组成、相结构以及电化学性能的影响。研究发现,只有达到一定的配料比时才能得到纯相材料,在锂量较少时并不能得到纯相的磷酸铁锂,而一次沉淀加料顺序下,所得到的材料同样有杂相的存在。不同的反应物浓度不会影响材料的相结构,但是随着浓度的不同,材料的粒度和团聚性也会不同。反应温度与时间的不同配合、pH值的不同也将会对材料的形貌和电化学性能产生很大影响。为进一步提高磷酸铁锂的电化学性能,本文对磷酸铁锂材料进行了碳包覆的研究,主要研究了包碳方式、碳源、包碳量等因素对材料电化学性能的影响。结果显示,碳的加入并不会影响磷酸铁锂的相结构,但是包碳方式、碳源和包碳量的不同,对磷酸铁锂碳包覆材料的粒径、形貌、分散性、电化学性能影响很大。结果表明:以LiOH、FeSO4、H3PO4为原料,配料比为Li:Fe:P=3:1:1,通过二次沉淀加料顺序,以0.3mol/L作为反应物浓度,调节配液pH=6-7,在220℃下水热反应10h,得到性能优良的纯相的LiFePO4材料。在确定了最优制备工艺的基础上掺杂20%的蔗糖进行原位碳包覆,所得LiFePO4/C复合材料电化学性能优越,0.1C倍率下,其首次放电容量为110.5mAh/g,且20次循环后容量基本无衰减。
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