ti离子掺杂对lifepo4材料性能的影响

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1、Ti离子掺杂对LiFePO4材料性能的影响Ti离子掺杂对LiFePO材料性能的影响/胡成林等?147?Ti离子掺杂对LiFePO4材料性能的影响胡成林,代建清,戴永年,易惠华(昆明理工大学材料与冶金工程学院,真空冶金国家工程实验室,昆明650093)摘要采用固相法合成了锂离子电池正极材料LiFeP04.为了提高LiFePO4的电化学性能,用Ti4对LiFe—P04进行掺杂.通过X射线衍射分析及电化学测试,研究了Ti掺杂对材料的结构和电化学性能的影响.以【』.PO4为锂源,(C4H90)4Ti为掺杂源,合成了单一相Lil-

2、-xTi~FeP(1)4(=0.005,0.01,0.02和0.03).实验研究表明,掺入少量的Ti",可以减小晶胞体积,有效地提高了LiFeP04的循环性能和比容量.当(C4H0)Ti的掺入量为1mol时,在50mA/g的充放电电流下,首次放电比容量为123mAh/g;经过60次循环后,容量基本上无衰减.关键词锂离子电池LiFePO4Ti掺杂中图分类号:TM912文献标识码:AInfluenceofTiIonDopingonthePerformanceofLiFePO4HUChenglin,DAIJianqing,DA

3、IYongnian,YIHuihua(FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineering,NationalEngineeringLaboratoryofVacuumMetallurgy,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093)AbstractInordertoimprovetheelectrochemicalperfonuanceofLiFePO4,Lil--xTLFePO4(=0.005,0.01,O.02and

4、0.03)withTi"dopantispreparedbysolidstatereactionusingLi3PO4asLithiumprecursorand(C4H9O)4Tiasdc)pantsource.InfluenceofTi4dopantonstructureandelectrochemicalperformanceofLil-.TFeP04materialareinvestigatedbyX-raydiffractionandcharge-dischargetests.Theresultsshowthat

5、lowconcentrationTidopantcandecreasethelatticevolumeandincreasethecapacityandcycleperfonuancesofLiFePO4.Whenthedopantconcentrationof(C4H90)4Tiis1mol,thefirstdischargecapacityofLio.99Ti001FePOeis123mAh/gat50mA/gcharge-dischargerates.After60cycles,thecapacityfadeisn

6、eglectable.KeywordsLi-ionbattery,LiFePO4,Tiiondoping0前言1实验随着社会的进步,人们对化学电源提出了更高的要求.高能量,低成本,长寿命,环保是新一代化学电源所追求的目标.自1997年发现橄榄石型结构的LiFePO4能可逆地嵌入和脱嵌锂离子[1]以来,LiFePO4因其价格低廉,安全性高,对环境友好等优点而受到广泛的重视,被认为是最具潜力的锂离子电池正极材料之一l_2].其工作电压在3.4V左右,理论比容量为170mAh/g.但由于自身结构的特点,LiFePO4的导电能力

7、较低,大电流充放电会导致可逆容量的损失.经研究表明,表面包覆和高价态阳离子掺杂能有效地提高LiFePO4的导电能力,改进大电流充放电性能[5].目前,国内多以Lizc()3为锂源,采用高温固相法合成LiFePO4[9^d,但以Li.P04为锂源的鲜有报道.Yamada等认为以磷酸盐为前驱体,样品产出率高,便于大规模生产[1.本文以LhPO4为锂源,(C4Hs0)Ti为掺杂源,采用高温固相法合成钛离子掺杂化合物Li一Ti~FePO4,用X射线衍射(Ⅺ)和恒电流充放电测试方法研究了钛离子掺杂对LIFeP04性能的影响.L1样

8、品制备将FeC204?2H20,Li3PO4,(NH4)2HPO4和(C4H90)4Ti按化学计量配比,以无水乙醇作为分散剂,球磨6h混合均匀.烘干后,在氮气气氛下于600℃保温24h,合成Li一TLFePO4(其中的值分别为0.005,0.01,0.02,0.03),随炉冷却至室温.将正极活性物质粉末,导电剂(乙炔