锂离子电池正极材料LiFePO4的制备和改性研究
橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4具有很多优点，如放电比容量高、放电电压平台平稳、热稳定性好、循环稳定性好，价格低廉和环境友好等。当前，通讯设备和电动力汽车的快速发展，对锂离子电池在高倍率下放电的容量和循环性能提出了更高的要求。LiFePO4正极材料主要存在三个缺点:第一是导电率低，第二是振实密度比较低，三是离子扩散系数小。磷酸铁锂材料可以通过合成方法改性来提高其放电性能:首先是合成粒径小的磷酸铁锂材料颗粒;第二种方法是利用导电率高的材料（如金属元素粉末、碳材料）包覆在磷酸铁锂颗粒的外部;三是金属离子体相掺杂，可以从材料结构内部提高其导电性。本实验目的是改性磷酸铁锂材料，采用的方法是高温固相法，在磷酸铁锂材料中掺杂金属离子并在表面包覆碳用来改善材料性能，合成后的样品采用X射线衍射法、扫描电镜、透射电镜、交流阻抗、循环伏安等方法对样品进行测试和表征。
1、以草酸亚铁，磷酸二氢锂为原料，葸为碳源，采用两步球磨高温固相法合成锂离子电池正极材料LiFePO4/C。其中，含碳量为3.86％的LiFePO4/C样品表现出最佳的电化学性能。
2、采用高温固相法制备了Li(1-x)NaxFePO4/C(x=0.01，0.03，0.05)和LiFe(1-y)VyPO4/C(y=0.01，0.03，0.05)系列样品。充放电测试结果表明，Li0.97Na0.03FePO4/C和LiFe0.97V0.03PO4/C具有极优的电化学性能和循环性能。在5C倍率下放电100次循环后，容量保持率为100.68％和101.88％。
3、采用高温固相法制备了Li(1-x)NaxFe(1-y)VyPO4/C(x=0.01y=0.01，x=0.03y=0.01，x=0.01y=0.03，x=0.03y=0.03)系列样品，与Li0.97Na0.03FePO4/C和LiFe0.97V0.03PO4/C在一起经过测试，结果显示样品Li0.99Na0.01Fe0.97V0.03PO4/C综合性能最好。在0.5C下放电比容量达到152.5mAh/g，在10C下充放电100次循环后，容量保持率为98.8％。
锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;共同掺杂;高温固相法;电化学性能
南昌大学
硕士
物理化学
古宁宇
2013
中文
TM912.9;O646.542
64
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）