稀土元素La掺杂材料LiCoPO_4的性能研究.pdf

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1、第31卷第3期矿冶工程V0L31№32011年06月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGJune201l稀土元素La掺杂材料LiCoPO4的性能研究①刘晓红，项玲芳，高军，邹美捷(南昌大学环境与化学工程学院，江西南昌330031)摘要：采用溶胶．凝胶法合成了LiCoPO与稀土元素La¨掺杂的正极材料，并研究了掺杂材料的晶型结构和充放电性能。合成的改性正极材料LiCoo．La0_0。PO4在0．1C倍率下首次放电比容量达到了133．6mAh／g，相比纯相LiCoPO4的放电比容量提高了17．3％。加次循环后改性材料的放电比容量是85．1mAh／

2、g，比纯相LiCoPO的放电比容量70．4mAh／g有了较大提高。关键词：LiCoPO；锂离子电池；正极材料；掺杂；改性中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：0253—6099(2011)03—0108—03ResearchonElectrochemicalPerformanceofLa．dopedLiCoPO~LIUXiao—hong，XIANGLing—fang，GAOJun，ZOUMei-jie(SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，Jian

3、gxi，China)Abstract：ThecathodematerialofLiCoPO4dopedwithraFeearthelementLa“wassynthesizedbysol—gelmethod．Thecrystalstructureandcharge—dischargeperformancewereinvestigated．At0．1Crate，thefirstspecificdischargecapacityofthemodifiedLiCo0La0-0lPO4is133．6mAh／g，whichisincreasedby17．3％comparedtoth

4、atofthepureLiCoPO4．．99After20cycles，thespecificdischargecapacityofthemodifiedmaterialis85．1mAh／g，muchhigherthanthatofthepureucoPo~，70．4mAh／g．Keywords：LiCoPO4；lithium-ionbattery；cathodematerial；doping；modification影响锂离子电池正极材料LiCoPO发展的最大因1．2实验仪器和设备素是材料的导电性能差，在高倍率充放电时放电比容电子恒速搅拌器：GS12—2；X射线衍射仪

5、：Bruk-量低，主要原因是LiCoPO的电子导电率较低，因此必erD8，实验条件为Cu靶K辐射，A=0．15406nm，管须改善材料的导电性。目前改善导电性主要有两种方电压40kV，电流40mA，扫描范围l0。～70。；环境扫描法H]：①掺杂金属离子；②制备LiCoPO／C复合电镜：Quanta200F；超级恒温器：501；高温箱形电炉：材料。SX2—4—10；真空干燥箱：DZF一6050；台式电动压片为了得到更好的LiCoPO材料，实验对LiCoPO机：DY一20；电池程控测试仪：PCBT一32D—D。进行了稀土元素La掺杂的改性研究。采用溶胶一凝胶1．3样品的制备·

6、法合成了改性磷酸钴锂材料，通过x一射线衍射、SEM、充放电比容量、循环性能等考察了样品的导电性能和按摩尔比n1Ji：／1,c。：／1,P：nLa=I．5：(1一)：I：，=大电流充放电性能。掺杂稀土元素La制备正极材料l％，2％，3％制备LiCo一LaPO。取醋酸锂、醋酸钴、LiCoPO，目前国内外未见有类似的研究报道。磷酸氢二铵和La(CH，COO)·5H：0溶于去离子水中1实验部分形成水溶液，取过量的柠檬酸溶于去离子水中，将柠檬酸溶液与水溶液混合，用氨水调节溶液pH值到7，混1．1试剂和仪器合溶液在85clC下恒温搅拌5h形成凝胶，将凝胶样品主要试剂：柠檬酸，醋酸钴，

7、磷酸氢二铵，醋酸锂，醋酸镧，浓氨水，聚四氟乙烯，高纯锂片，均为AR。于120℃下干燥得干凝胶，置于马弗炉里350aI二预处LiPF6／EC+DMC+EMC(1：1：1)，乙炔黑，为工业品。理3～5h，取出研磨、压片后放人刚玉坩埚中，马弗炉①收稿日期：2010—11-26基金项目：国家大学生创新性实验计划项目(081040324)作者简介：刘晓红(1963一)，女，江西九江人，教授，主要从事化工新工艺研究。第3期刘晓红等：稀土元素La掺杂材料LiCoPO4的性能研究中650下焙烧8h，随炉冷却至室温。取出样品研磨胞体积也相应增大