液相法制备高性能LiFePO4正极材料及其改性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chentongxu
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与其它聚阴离子化合物电极材料相比,橄榄石型的LiFePO4具有比容量高,对环境友好,而且容易合成的优点。这些优点使其成为最有应用前景的正极材料之一,并且更适合在大型动力电源领域使用。本文以可溶性淀粉为还原剂,水热法制备了LiFePO4正极材料,并且考察了水热温度、反应时间、烧结温度和烧结时间对LiFePO4结构以及电化学性能的影响。随后通过对其进行表面修饰得到了LiFePO4/C和LiFePO4/Sb2Te3复合材料,并且通过XRD和SEM等表征方式,以及充放电、循环伏安测试考察了不同负载及负载量对材料结构和性能的影响,同时采用CV测试来了解Li+的脱嵌过程。研究表明,以可溶性淀粉为分散剂和还原剂, CH3COOLi、Fe(NO33和NH4H2PO4作为反应的起始原料,选用水热法制备LiFePO4的最佳工艺为:180℃下水热6h,700℃在氢气氩气混合气中烧结10h。样品呈均匀球状,尺寸为2μm,峰值电压差为0.44V,0.1C倍率下首次的放电容量为83.9mAhg-1,经过30次循环后的放电容量有了一定的增加,为103.0mAhg-1。无定形的碳均匀包覆在LiFePO4的表面,不仅提高了材料的导电性,而且也抑制了球形材料的生长,经过包碳修饰后的复合材料尺寸明显不到2μm,同时会抑制Fe2+在烧结过程中向Fe3+转化。淀粉量为3.3g时,峰值电势差为0.25V,这就说明材料具有很好的离子可逆性。充放电电压平台的差值也较小,说明此时复合材料的极化程度小,0.1C倍率下首次放电容量是134.7mAhg-1,30次循环后的放电容量为146.1mAhg-1。片状的Sb2Te3附着在LiFePO4表面或者穿插在LiFePO4球状的之间,起到了传递电子的作用,从而增强了材料的导电性,有助于材料电化学性能的提升。Sb2Te3负载量为8%时,复合材料的峰值电势差为0.51V,峰电流值较其它负载量高,说明此负载量的材料有着很好的可逆性和电化学性能,0.1C倍率下复合材料的初始容量为113.0mAhg-1,经30次循环后,材料的放电容量为134.5mAhg-1,较纯相的容量增加了30mAhg-1左右。
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