锂离子电池正极材料LiFePO4的改性

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1、万方数据第16卷第7期V01．16No．7中国有色金属学报TheChineseJournalofNonferrousMetals2006年7月Jul．2006文章编号：1004—0609(2006)07—1264—05锂离子电池正极材料LiFeP04的改性①张宝，李新海，王晓琼，王志兴，郭华军(中南大学冶金科学与工程学院，长沙410083)摘要：采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO。及改性的LiFeo．。Ni。．。PO。和LiFeo．。Nio．，POt／C材料。采用X射线衍射仪和扫

2、描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌。结果表明：改性后的LiFeo．。Nio．-POt和LiFeo．9Nio．1P04／C材料与LiFeP04一样均为单一的橄榄石结构。以20mA／g电流密度充放电，LiFeo．9Nio．-POt的首次放电容量为140mA·h／g，较LiFePO。增加了12％；而复合掺杂得到的含碳量为2．8％的LiFeo．。Nio．。PO。／C材料，首次放电容量达162mA·h／g，充放电循环30次后放电电容量仍为147mA·h／g，容量衰减仅为9％。当充放电电流密度提高到80mA

3、／g时，LiFePO。、LiFeo．。Nio．1P04和LiFeo．9Ni。，1P04／C的放电容量分别为86、114和140mA·h／g。改性后的LiFeo．。Ni。．，PO,／C的电化学性能得到了较大的改善。关键词：LiFePO。；Ni掺杂；碳包覆；电化学性能中图分类号：TM912．9文献标识码：APerformanceenhancementofLiFeP04forcathodematerialoflithium。_ionbatteryZHANGBao，LIXin-hai，WANGXiao—

4、qiong，WANGZhi—xing，GUOHua-jun(SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：LiFeP04，LiFeo．9Nio．1P04andLiFeo．9Nio．1P04／Cweresynthesizedbysolid-statereactionandallsam—pieswerecharacterizedbyXRD，SEMandel

5、ectrochemicalperformance．TheresultsshowthatLiFeo．9Nio．1P04andLiFeo．9Nio．1P04／Carestillolivinetypewithgoodelectrochemicalperfofinance．Whenthecathodematerialsarecycledat20mA／g，theLiFe09Ni01P04candelivered140mA·h／gatthefirstdischargewhichis12％higherthan

6、thatofLiFeP04，whileLiFeo．9Nio．1P04／Ccanreach162mA·h／gatthefirstdischargeandonlylostabout9％after30cycles．Whenthedischargecurrentdensityreachesupto80mA／g，thecapacityofLiFeP04，LiFeo．9Nio．1一P04andLiFeo．9Nio．1P04／Care86，114and140mA·h／g，respectively．Keywor

7、ds：LiFeP04；Nidoping；carboncoating；electrochemicalperformanceLiFePO。目前被认为是最具有潜力的正极材料之一[1]。而LiFePO。较低的离子传导率及电子传导率是制约其实用化的瓶颈[2'3]。提高LiFePO。的电导率是目前研究的热点，主要有如下几种方法：1)包覆碳或纳米金属粒子形成中间导电体[4q妇；2)使合成物具有细小均匀的晶粒尺寸[121；3)掺杂，即掺杂少量金属离子合成缺陷半导体[13

8、。本文作者在前期的研究工作中采用固相法制

9、备了铁位掺杂的LiFeo．9Ni。．1P04材料[14]，实验结果与Wang等口5]的研究结果相符，Ni在Fe位的掺杂在一定程度上改善了LiFePO。的性能。虽然LiFe09Ni。．1PO。的比容量较纯相LiFePO。的提高了近32％，有较大的提高，但仍然存在循环性能和极化等方面的问题，需要对其进行进一步改性。对LiFePO。进行铁位掺镍后，其电子导电性有了一定的改善，但是颗粒与颗粒间的导电性仍旧没有得到改观。Cushing①收稿日期：2005—12—12；修订日期：2006—03—19通讯作者