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新型高能化学电源技术的快速发展,对电池材料提出了更高的要求。其中,正极材料对锂离子蓄电池性能起到关键作用。具有橄榄石结构的LiFePO4作为锂离子动力电池的正极材料极由于具有成本低、无毒、原材料来源丰富和良好的高温电化学能力,而成为当前研究热点之一。但是目前实现LiFePO4的工业化生产,还存在着几个关键性的问题。
本论文首先综述了目前锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展,针对LiFePO4目前所存在的问题,通过分析不同的制备方法和掺杂对LiFePO4对正极材料的影响,提出了制备优良性能的LiFePO4正极材料的可行性方案。采用性能相对稳定的三价铁源制得FePO4前驱体,然后通过优化前驱体制作工艺,提高了FePO4的振实密度。在此基础上,在N2和H2的保护下,采用Li2CO3作为锂元素的供给体,同时添加葡萄糖作为碳源和还原源,与自制的FePO4进行高温固相反应,讨论了反应时间、掺碳含量、反应温度、压片压力等对制备LiFePO4/C的影响,与二价铁源制得LiFePO4进行了物理和电化学性能方面的对比。结果表明采用三价铁源制得FePO4前驱体制备的LiFePO4综合性能更优越。在优化的基础上进一步研究了单组分Cu的掺杂,并与未掺杂的LiFePO4正极材料进行了对比,结果表明,掺杂有利于提高LiFePO4正极材料的物理和电化学性能。