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时间:2019-02-28
《溶胶凝胶法制备锂离子电池正极材料lifepolt4gt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要LiFeP04作为一种新型锂离子电池正极材料,具有廉价、环保、电化学性能稳定等优点,但其本征离子电子电导率低,仅为10-m一10"gcln2/s。在高倍率放电时,其活性物质得不到充分的利用,容量下降。本文在对国内外各种锂离子电池正极材料尤其是LiFeP04的研究进展进行全面综述基础上,确定了采用溶胶凝胶法,以乙二醇为溶剂,以LiOH、FeC204.H20和NH4H2P04为原材料制备LiFeP04。研究了烧结温度、凝胶前驱体预处理温度、烧结气氛和表面活性剂的添加对LiFeP04结构与性能的影响。通过优化制备工艺,提高了LireP04的高倍率放电容量。采用x-射线衍射(XRD)、扫描电镜(S
2、EM)、透射电镜(TEM)等手段对采用不同制备工艺合成的LiFeP04的微观结构进行表征。通过循环伏安法(cV)、电化学反应阻抗(EIS)和充放电容量测试等方法研究了LiFeP04的电化学性能。研究结果表明,乙二醇溶剂在高温下的原位分解使合成的LiFeP04颗粒表面包覆了一层网络状碳膜,有效的增加了各颗粒问的电接触,改善了LiFeP04的电化学性能。烧结温度、凝胶前驱体预处理温度、烧结气氛和表面活性剂的添加均对合成的LiFeP04产物的结晶特性、微观形貌和电化学性能有一定影响。在凝胶前驱体经llO℃预处理,5%I-12+N2气氛烧结条件下,600~700℃范围内烧结的产物为单一的LiFeP04
3、相,没有杂相发现。当烧结温度为750"C时,产物中出现了少量的Li3e04、FeP和Fe2P相。700℃温度下烧结的活性物质颗粒均匀细小,且基本呈球状,具有最大的放电容量,1C(170mAh/g)的放电容量达到了141mAh/g,经200个循环,放电容量基本不变。在700℃的烧结温度和以N2+5%H2为烧结气氛的条件下,90℃和110℃预处理的试样结晶完整,晶粒均匀且较小.随着预处理温度的升高到130℃和150℃,产物中出现了少量杂相Fe2P,LiFeP04粒尺寸增大,且分布不均匀。循环伏安曲线中氧化、还原峰面积基本相等,表明电极具有良好的脱嵌锂可逆性。1lO℃预处理的试样具有最大的放电容量。
4、在前驱体110"(2预处理,烧结温度为700"C条件下,保护气体中含少量H2(50%)能较好地改善产物的结晶和微观形貌,获得了纯度高、颗粒尺寸均匀、大小仅为150rim的LiFee04.随氢含量增加到15%,产物中有杂相出现,LiFeP04颗粒尺寸也变得不均匀,容量也降低。5%H2+N2烧结获得产物在1C时的放电容量为141mAh/g,相比于纯N2和高含氢气氛中烧结获得的LiFeP04具有较高的放电容量。活性剂大豆卵磷脂的添加使LiFeP04产物中出现了杂相FeaP,导致电池放电容量略有下降低。且随着掺杂量的增大,LiFeP04的颗粒也随之长大,颗粒大小不均,导致电池放电容量进一步降低。关键词
5、:锂离子电池,LiFeP04,溶胶凝胶法,表面活性剂,微观结构,电化学性能AbstractLiFeP().isconsideredasapromisingcathodematerialforlithi啪-ionbatteriesduetoitsmeritssuch船lowcost,environmentalfriendlinessandgoodelectrochemicalcapability,etc.However,theelectronconductivityofLiFeP04isjust10d0100cm2/s.ThecapacityofLiFeP04islowathi曲discharg
6、erate.OnthebaseofasystematicalontheresearchandthedevelopmentofLiFeP04asacathodematerialoflithiumionbattery,aSol—GelmethodisadoptedtoprepareLiFcP04byusingglycol勰solventandLiOH,FeC204andNH4H2P04鹪resctantsinthispaperintheaimsofdeveloping锄availabletechniquetoprepareLiFeP04withhi【ghproperties.m地effectsof
7、thefabricationparameters’includingsinteringtenaperaturas,pre-sinteringtemperatureofthegelprecursor,sinteringatmospheresandSul-fao∞activereagentadditiononthemicrostmcmmandelectrochemicalpropertiesofLiF
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