熔鹽法制備LiFePO-,4-鋰離子電池正極材料的研究.pdf

1、磷酸鐵鋰由于具有環(huán)境友好、資源豐富、價(jià)格便宜、穩(wěn)定性好和理論容量(170mAhg-1)高的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一，尤其適合用作動(dòng)力電池正極材料。由于本征電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)低的缺點(diǎn)，大倍率充放電時(shí)實(shí)際可逆放電容量低，阻礙了它的商業(yè)應(yīng)用。針對(duì)其缺陷，本文探索了磷酸鐵鋰制備的新方法——熔鹽法，旨在控制磷酸鐵鋰的形貌，降低合成溫度，減小其晶粒尺寸，縮短鋰離子擴(kuò)散距離，最終改善材料的電化學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上，通過少

2、量的鎂對(duì)鋰位和鐵位進(jìn)行摻雜，提高材料本征電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率的方法來改善材料的電化學(xué)性能。主要獲得以下結(jié)論：
　　 1.采用TG-DSC對(duì)前軀體進(jìn)行熱重差熱分析，并對(duì)合成條件進(jìn)行優(yōu)化，確定了在600℃煅燒12h制備磷酸鐵鋰最佳工藝。
　　 2.采用XRD、SEM和TEM對(duì)所合成的材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，結(jié)果表明在采用熔鹽法制備的磷酸鐵鋰材料物相為橄欖石結(jié)構(gòu)、其晶型發(fā)育完整；顆粒均勻，呈類球形，尺寸在200m左右；無定

3、型C均勻分布在磷酸鐵鋰顆粒之間。
　　 3.充放電性能測(cè)試結(jié)果表明在600℃下，鋰鈉比為1∶4，煅燒12小時(shí)條件下制備的材料在0.2C和0.5C倍率下最高放電容量分別達(dá)到144.6 mAh·g-1和122.3mAh·g-1，并具有良好的循環(huán)性能；采用循環(huán)伏安和交流阻抗對(duì)制備的材料進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明磷酸鐵鋰的鋰脫嵌反應(yīng)為可逆氧化還原反應(yīng)，該電化學(xué)反應(yīng)受鋰離子擴(kuò)散控制，材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct僅400Ω。
　　 4.研究了鎂

4、含量，燒結(jié)時(shí)間，燒結(jié)溫度對(duì)磷酸鐵鋰的物理和電化學(xué)性能影響，在600℃下煅燒8小時(shí)制備磷酸鐵鋰材料具有良好的充放電和循環(huán)性能。鋰位摻雜鎂為6％時(shí)以0.1C，0.2C，1C首次放電容量分別達(dá)到131.0mAhg-1、120.4 mAhg-1和109.3 mAhg-1，二十次容量為108.3 mAhg-1；鐵位摻雜鎂為3％時(shí)以0.1C，0.2C，1C放電容量分別達(dá)到150.3 mAhg-1，141.1mAhg-1，115.1 mAhg-1,并