鋰離子電池正極材料LiFePO-,4-的共沉淀法摻雜改性研究.pdf

1、本文主要針對LiFePO4的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)等方面的不足，研究了Ni2+摻雜、碳包覆等對LiFePO4材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。 探討了Ni2+共沉淀法摻雜改性LiFePO4的可行性，OLI軟件熱力學(xué)模擬計(jì)算表明，60℃時(shí)，利用共沉淀法對LiFePO4進(jìn)行Ni2+摻雜改性是可行的；考察了Ni2+摻雜量對LiFePO4材料結(jié)構(gòu)及性能的影響，發(fā)現(xiàn)少量Ni2+的摻雜并未影響材料的晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)對材料的電化學(xué)性能有著積極的的

2、影響：0.1C放電時(shí)，摻雜量x=0.01樣品的首次放電比容量可達(dá)142.3 mAh·g-1，20次循環(huán)后放電比容量為131.2 mAh·g-1，容量衰減僅為7.8％；研究了燒結(jié)制度對Ni2+改性材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，得到650℃保溫8.0h的最佳燒結(jié)制度；分析了Ni2+摻雜改善LiFePO4電化學(xué)性能的機(jī)理：材料處于荷鋰狀態(tài)時(shí)，Ni2+摻入形成的鋰空位與鎳取代有利于提高鋰離子于晶體中的擴(kuò)散速率以及LiFePO4的導(dǎo)電能力；材料處于缺鋰狀

3、態(tài)時(shí)，Ni2+摻入使得LiFePO4材料形成了Fe2+/Fe3+共存的狀態(tài)，從而提高了其導(dǎo)電能力。 考察了葡萄糖、淀粉作為碳源對LiFePO4的摻碳改性效果，發(fā)現(xiàn)兩種碳源所得碳包覆產(chǎn)物L(fēng)iFePO4/C于0.1C時(shí)分別具有150.8mAh·g-1、144.7 mAh·g-1的比容量，20次循環(huán)后，容量衰減分別僅為0.66％、0.35％；而利用淀粉的糊化特性得到的碳夾雜LiFePO4/C材料顯示出較差的電化學(xué)性能，提出了碳夾雜不能

4、有效改善材料電化學(xué)性能的觀點(diǎn)。研究了Ni2+/C復(fù)合摻雜改性對LiFePO4電化學(xué)性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，0.1C、0.5C、1.0C、2.0C的倍率下，其首次放電比容量分別為155.5 mAh·g-1、149.3 mAh·g-1、139 mAh·g-1、125.3 mAh·g-1；同時(shí)，2C的充放電倍率下，150個(gè)循環(huán)后，材料仍具有126.4 mAh·g-1的放電比容量。探討了不同改性方法所得LiFePO4材料的交流阻抗特性，結(jié)果表明，