纳米磷酸铁锂的制备及电化学性能研究.pdf

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1、第27卷第7期无机化学学报Vo1．27No．72011年7月CH[INESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY1319-．1323纳米磷酸铁锂的制备及电化学性能研究从长杰张向军卢世刚江丹平(北京有色金属研究总院，北京100088)摘要：利用液相沉淀法合成了纳米级磷酸铁，并以此为铁源，通过碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球形LiFePO／C正极材料。经热分析(TG—DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(sEM)、透射电镜(TEM)以及恒电流充放电测试，研究了纳米磷酸铁及纳米磷酸铁锂材料的结构、形貌以及电化学性能。实验结果表明材料的首次放电比容量达16

2、1．8mAh·g-i(0．1C)，库仑效率为98．3％；室温下在0．2C、O．5C、1C、2C及5C倍率充放电其首次放电比容量分别为156．5、144、138．9、125．6和105．7rrAh·g～，材料具有较好的倍率性能。关键词：锂离子电池；电化学性能；纳米级；磷酸铁；磷酸铁锂中图分类号：0614．111；TM91Z．9文献标识码：A文章编号：1001．4861(2011)07—1319-05PreparationandElectrochemicalPropertiesofNano-SizedLiFePO4／CCONGChang--JieZHANGXiang．-JunL

3、UShi—GangJIANGDan—PingeGeneralResearchInstituteofNo咖1TOU$Metals，Beijing100088，na．Abstract：Nano-．sizedFePO4~wassyhthesizedbyhquidprecipitation，andunifo邢sphericalnano-sizedLiFePO4／CcathodematerialwaspreparedthroughCarbothermalreductiontechnologywithnano-sizedFePO4aslyonsource。Thenano．sizedFe

4、PO,4andnano．sizedLiFePO,4／CsampleswerecharacterizedbyTG--DSC，XRD，SEM，TEMandgalvanostaticcharge．-dischargetest．Theresultsshowthattheinitialdischargespecificcapacitiesofthenano-．sizedLiFePOd／Creachto161．8mAh·g～at0．1Cratewithcoulombiceficiencyof98_3％．Atroomtemperature，thesampledeliversinitial

5、dischargecapacityof156．5，144，138．9，125．6and105．7mAh。g一atO．2C，0．5C，1C，2Cand5Crates(1C=150mA·g-)，respectively．Thematerialexhibitsexcellentrateperformance．Key~ords：lithiumionbattery；electrochemiealproperty；nano,-sized；FePO4；LiFePO4随着能源和环境问题的日益突出，清洁能源倍系数制约了磷酸铁锂材料大倍率输出。目前提高磷受关注．这对二次电源提出了更高的要求。锂

6、离子电酸铁锂材料电子电导率的主要方法有表面掺碳、池作为目前具有最高比能量的新型绿色二次电源体表面贵金属包覆等：而提高锂离子扩散系数则主系．一直是研究者关注的重点．但锂离子电池的安全要通过体相掺杂的方法[94ol。此外，通过合成方法的问题制约其在动力电池领域的应用作为锂离子电控制制备出纳米尺度的磷酸铁锂材料也是改善磷酸池的正极材料．磷酸铁锂可极大地改善电池体系的铁锂材料大倍率性能的有效方法⋯4】。安全性能而且．该材料具有资源丰富、循环寿命长、本文利用液相共沉淀方法合成了颗粒均匀分环境友好等特点．是动力型锂离子电池正极材料的散的球形纳米磷酸铁．并以合成的纳米磷酸铁为铁理想选择[

7、然而较低的电子电导率和锂离子扩散源采取碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球收稿日期：20114O112。收修改稿日期：2011．03．07。国家高新技术研究(863)发展计划重大项目(N0．2008AAllA103)资助。通讯联系人。E．~nall：slu@nm．com，l：010．-822411991320无机化学学报第27卷形磷酸铁锂正极材料。fNetzschSTA449C)予以表征。所制备的碳包覆LiFePO的碳含量分析采用德1实验部分国Elementar的Vari0E1元素分析仪测定1．1纳米磷酸铁及纳米磷