锂离子电池正极材料lifepolt4gt的制备与性能研究

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1、摘要自上世纪九十年代以来，锂离子电池得到了飞速发展。由于其高工作电压、高容量、高比能量和良好的循环性能，应用领域越来越广泛。随着能源危机的出现，锂离子动力电池也成为具有竞争力和发展前景的一类动力源。在整个锂离子电池体系中，正极材料的性能至关重要，价廉高能的新型锂离子电池正极材料的开发应用是锂离子电池发展的重要任务。而目前研究最多的几种J下极材料，LiC002、LiNi02、LiMn204等均存在着不同的缺点而难以满足动力电池的需要。1997年报道了一种新型的橄榄石型结构LiFeP04用于锂离子电池正极材料。它具有较

2、高的理论容量，良好的循环性能，丰富的原料来源，低廉的成本，良好的安全性能以及对环境友好等特性。然而，“FeP04的缺点是具有低的电子电导率和低的锂离子迁移速度，严重影响了该种材料的放电倍率特性，限制了它在锂离子动力电池中的应用进程。本论文通过固相合成法制备制备LiFeP04材料。利用各种电化学测试手段，结合TG—DTA、XRD、SEM等分析技术，对材料的性能以及反应机理进行了研究。本次试验以草酸亚铁、磷酸氢二铵、碳酸锂为原料，依据TGA．DTA的结果，经过两步热处理，最终制备出LiFeP04材料。XRD分析结果表明

3、，烧结温度在650。C以上可以得到纯晶相的LiFeP04。650℃制备的产物具有最好的电化学性能，在2．5'---'4．1V区间以O．1C充放电，首次放电容量可以达到89mA·h／g，循环20周后仍保持首次容量的95％。同时研究表明18h为最佳烧结保温时间，所制备的产物首次放电容量为91．1mA·h／g，循环20周后仍保持首次容量的95％。通过掺杂制备了具有较好电化学性能的LiFePO,dC材料，交流阻抗测试结果表明LiFeP04／C的电导率比LiFeP04电导率有所提高。650。C下保温18h制备的LiFeP04

4、／C材料在O．1C倍率下首次放电容量达到115mA·h／g，循环20周后放电容量为111．5mA·h／g，是初始放电容量的97％，表现出优良的循环性能。关键词：锂离子电池，正极材料，橄榄石型LiFePO。，制备，性能AbstractLithium—ionbakeries，withhighvoltage，highcapacity,highenergyandgoodcycleperformance，hadbeendevelopedrapidlysince1990s．Andhighpowerlithium—ionbatt

5、erybecameanewkindofpowersourcewiththeemergencyofenergycrisis．Cathodematerialisveryimportantpartofthewholebattery,andtheresearchofnewcathodematerialwithelectrochemicalperformanceandlowcostisnecessary．LiC002，LiNi02andLiMn204arcstudiedwidelybynow,buttheyallCannot

6、fitforrequirementofhighpowerlithium-ionbaReries．In1997，anewcathodematerialLiFeP04witholivinestructurewasreported．Ithashightheoreticalcapacity,goodcycleperformance，lowcost，safetyandlowharm．Butitsshortcomingsarelowelectronicconductivityandlowiondiffusionkinetics

7、，whichrestrictLiFeP04commercialized．Inthisthesis，solidstatereactionmethodWasusedtoprepareLiFeP04．TG·DTA，XRDaridSEMwereusedtostudypropertiesofproductsandreactionmechanism．Fee204"2H20、fNH4)2HP04andLi2C03wereusedasmainmaterialsforpreparingLiFeP04．LiFeP04wasobtain

8、edbytwo—stepheattreating．ByXRDanalysis，purephaseLiFeP04couldbesynthesizedwhencalcinedtemperatureabove650。C．Productsynthesizedat650。Cshowedthebestelectrochemicalperformance．Itcouldd