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橄榄石结构的LiFePO4作为锂离子电池正极材料具有价格低廉、对环境友好、循环稳定性和热稳定性好等优点。但是LiFePO4极低的本征电子电导率和锂离子扩散系数严重影响其电化学性能,并阻碍了它的应用。本论文主要围绕提高LiFePO4的电子电导率和离子扩散系数从而提高其电化学性能的目的对其进行改性研究。 为在高温固相条件下合成纯相的LiFePO4材料,论文提出采用一种改进的高温固相反应来制备LiFePO4,并分析了该方法的反应历程。根据反应物的特性,首先确定了高温固相法制备LiFePO4的原料体系为LiOH·H2O、FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4。对固定体系反应历程的研究发现:由于LiOH·H2O、FeC2O4·2H2O两种原料之间相互反应生成Fe(OH)2,导致混料阶段产生Fe3+杂质。为了避免杂质的产生,改变了传统的混料方式,提出改进的高温固相反应法。研究了高温固相反应温度对材料的粒度、形貌和电化学性能的影响,发现750℃条件下制备得到的LiFePO4材料电化学性能优于其它温度条件下制备的材料。 论文在研究碳源选择对材料性能的影响的基础上,选用可与原料之一形成络合物的β-环糊精为碳源,在高温固相条件下制备了微细颗粒的LiFePO4/C材料。β-环糊精热解碳的包覆将LiFePO4的电导率提高了6个数量级。该LiFePO4/C材料在0.1C下的放电比容量为157mAh/g,而纯相LiFePO4在0.1C下的放电比容量仅为85mAh/g左右。由于β-环糊精对材料的细化作用,该LiFePO4/C材料单颗粒粒度在200nm左右,细化颗粒使得锂离子在LiFePO4颗粒中的扩散距离减小,在一定程度上提高了锂离子的表观扩散系数。 论文提出了在LiFePO4中构建导电网络结构的思路并通过添加两种碳源制备LiFePO4/C得到了实现。以碳溶胶和麦芽糖(或β-环糊精)两种碳源制备了具有碳纳米网络结构的LiFePO4/C材料。由于两种碳的分布状态不同,它们在LiFePO4活性物质颗粒的内部和周围构成“碳网络”结构,给电子提供了良好的通路。因此,以两种碳源制备的LiFePO4/C材料表现出优良的电性能,0.1C下的放电比容量达到了162mAh/g,接近理论比容量。研究了两种碳源的比例改变对LiFePO4/C材料性