溶胶凝胶法制备锂离子电池正极材料lifepolt4gt(1)

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1、摘要LiFePOt作为一种新型锂离子电池正极材料，具有价格低廉、环境友好、循环性好等优点。本文在综述国内外锂离子电池正极材料LiFeP04的研究进展的基础上，以溶胶凝胶法制备“FeP04，重点研究了不同烧结气氛、先驱体浓度、铁源及络合剂对制备的“FeP04的组织结构和性能的影响。利用xRD、SEM、恒流充放电等手段对LiFeP04的相结构、形貌及电化学性能等进行分析，并通过配位化学理论解释不同铁源和络合剂对LiFeP04性能的影响。对溶胶凝胶法制备的烧结气氛研究表明，在N2气氛下无法得到LiFeP04，而在N2中加入5v01．％的H2后，获

2、得纯相“FeP04，产物中存在少量Fe2P。表明少量H2气氛对于抑制三价铁杂相的出现，制备“FeP04起着决定性作用。在Fe(N03)39H20为铁源，乙二醇为络合剂的制备工艺条件下，研究了烧结气氛中不同氢气含量和不同先驱体浓度对合成的“FeP04相结构、电化学性能的影响，结果表明，在N2+5～15％v01％H2气氛下容易出现杂相Fe2P，Fe2P的含量随着氢气含量的增加而增加。当Fe2P含量过多时，材料的放电能力下降。在N2+10％v01．％H2的气氛下烧结得到的试样中Fe2P的含量为329％，01C下放电容量为75mAh幢，此条件下，在

3、先驱体浓度为l／3．1M的范围内，浓度为2／3M的制各的LiFeP04其综合电化学性能最好，在0．0lc下放电容量为110mAh／g。先驱体浓度过低制备的LiFeP04的颗粒发生团聚，导致放电容量下降。对于以FeC204-H20为铁源，乙二醇为络合剂制备的LiFeP04，当烧结气氛中的H2含量较低时试样中出现杂相F82P，当H2含量增至15％时，Fe2P消失，合成的“FeP04在0．1c下的放电容量达到145mAll／g，该条件下，先驱体浓度过低时，形成的LiFeP04的颗粒发生团聚，先驱体浓度为2／3M制备的LiFeP04的放电容量最高。

4、铁源对合成的“FeP04的组织结构和电化学性能有重要影响。以乙二醇为络合剂时，二价和三价铁源制备的LiFeP04，含碳量分别为3．3wt．％、6．4、vt．％，形貌分别为颗粒状和多孑L状，O．1C下放电容量分别为145mAll／g和75mAh／g：以柠檬酸为络合剂时，二价和三价铁源制备的LiFeP04，含碳量分别为6．OⅢ．％、10。l叭．％，形貌分别为块状和网络交织状，0．1c下放电容量分别为120mAh／g和100mA}1，g。结果表明，二价铁源比三价铁源制备的LiFeP04具有更好的放电能力。此外，本文还以配位化学理论解释了溶胶凝胶法

5、中不同价态铁源和不同络合剂对LiFeP04性能的影响，建立了烧结产物LiFeP04的电化学性能、含碳量、形貌特征和铁源与络合剂反应形成的络合物稳定性的内在联系。二价铁离子与络合剂形成的络合物稳定性差，烧结时容易分解，产物中残留的碳相对小，合成材料结晶性好，颗粒尺寸小，材料的电化学性能较好。反之三价铁离子与络合剂形成的络合物稳定性高，烧结时不易分解，产物中含碳量较高，材料以网状结构出现，放电能力较差。关键词：锂离子电池，LiFeP04，溶胶凝胶法，络合剂，铁源，电化学性能，组织结构AbstractLiFeP04isconsideredasap

6、romisingcathodemate“alfor1ithium-ionbatteriesduet0itsmeritssuchaslowcost，enViromnental矗iendlinessandgoodcyclingc印ability．Inthispaper'theresearchanddeVelopmentonLiFeP04asacathodematerialarereviewedsystematically，andtheaspectsthatpreventthereal印plicationofLiFeP04asacathodema

7、te“alforlittlium-ionbatteriesarealsopointedout．IntheaimsofdevelopinganaVailabletechniquetoprepareLiFeP04，S01一GeImethodwasadoptedAndtheef!E宅ctsoffabricationparametersincludingsinteringatmospheres，precursorconcentrations，ironsourceprecursorsandchelatingagentsonthemicrostruct

8、urcandelectrochemicalpropeniesofLiFeP04wereinvestigated．Themicros拓uctureandphasecompositi