多元醇法合成纳米LiCoPO4及其电化学性能-论文.pdf

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1、第19卷第6期电化学VO1．19No．62013年12月JOURNALOFELECTROCHEMISTRYDec．2013DOI：10．13208／j．electrochem．130355文章编号：1o06—3471(2013)06．0585．05多元醇法合成纳米LiCoPO4及其电化学性能王飞，-，杨军(1．淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北235000；2．上海交通大学化学化工学院，上海200240)摘要：采用多元醇法合成了高电位LiCoPO4正极材料．以甲苯为碳源，在LiCoPO表面化学气相沉积包覆一层厚度约3nlTl的导电碳层．通过XRD、SE

2、M、TEM、CV以及恒流充放电曲线等方法分析、观察和测试样品的晶体结构、微观形貌以及电化学性能．结果表明，多元醇法合成的样品为纯相LiCoPO．碳包覆LiCoPOdC电极O．1C倍率首次放电容量达到132mAh·g一，50周期循环容量保持78％．循环伏安和微分容量曲线表明LiCoPOdC电极的充放电过程Li+脱出和嵌入均为两步步骤．关键词：多元醇法；LiCoPO；化学气相沉积；碳包覆中图分类号：0646文献标识码：A橄榄石型结构的LiMPO(M=Fe、Mn、Co)正1实验极材料因具有突出的安全性能、较高的比容量和优1．1试剂与仪器异的循环稳定性而备受研究者的

3、关注．LiCoPO电Co(CH3COO)2"4H20(99．5％)、CH3COOLi·2H20位平台4．8V(vs．Li／Li+)，理论比容量167mAh·g，(99．5％)、NH4H2PO4(99．5％)和二甘醇(99％)均购自能量密度800Wh·kg～，在小型高能化学电源领域上海晶纯试剂公司．高真空CVD管式炉f01]F．具有极大的应用前景[1]．1200X-80一HVC2型1．LiCoPOa的电子电导率极低(<10。S·cm)，其1．2材料制备电化学活性较差，而高电位下循环时电解液在电极将0．03molCo(CH3coo)2·4H20溶于20mL表面不

4、断氧化分解，致使电极的循环性能迅速恶水和100mL二甘醇的混合溶液。并置于有回流冷化，限制了材料的应用[2]．为了提高LiCoPOa的电凝管和搅拌装置的两颈烧瓶中．滴加20mL的化学性能，可减小颗粒尺寸和碳包覆[3]。以缩短Li+0．03molCH3COOLi·2H20和0．03molNH4H2PO4传输距离、降低颗粒间的接触电阻，提高材料的放水溶液，用氨水调节pH值至8．5，200。C下回流6电容量和倍率性能．Li等采用微波固相法合成了h，冷却至室温，过滤、洗涤、干燥后即得LiCoPO粒径约150nnl的LiCoPOdC材料，其首次放电容样品．采用CVD法

5、在其表面包覆碳层，以甲苯为量达到144mAh·g，30周期循环容量衰减50％．碳源．氩气载气．流速0．5L·min～，800。C处理10除开发在5V(vs．Li／Li+)电位下稳定的电解液外，min可得LiCoPO4／C样品，然后将该样品于800。C材料表面保护性改性以减少电极／电解液界面副反下Ar气氛中焙烧4h．应，已成为5V高电位材料的主要研究途径f5】．Ni等问报道LiCoPO表面包覆了l5～20nin厚的碳1．3形貌和结构分析壳，40周期循环容量保持率达78％．使用x．射线衍射仪(XRD，日本D／max本文采用多元醇法合成纳米LiCoPO4正极材25

6、50VL／PC型)分析样品的物相结构，cu靶，管电料，通过化学气相沉积法(CVD)在材料表面包覆均压40kV，管电流200mA．使用扫描电镜(SEM，日匀、完整的碳层，以期改善电极放电容量和循环寿本JSM．7401F型)和透射电镜(TEM．Et本命．JEM-21O0型)观察样品的形貌和微观结构．收稿日期：2013-05-08，修订日期：2013．05—25通讯作者，Tel：(86-21)54747667，E-mail：yangi723@sjtu．edu．ca安徽省自然科学基金项目(No．1308085QB41)~I]_L海市科研计划项目(N0．11DZ110

7、0206)资助第6期王飞等：多元醇法合成纳米LiCoPO及其电化学性能容量分别达到165和132mAh·g-，其效率提高至图6给出LiCoPOdC电极不同倍率下的放电^．．暑．《暑)／I。80％．可见，多元醇法制得的LiCoPO经CVD完整曲线．可以看出，放电电流增大，电位平台降低，放包覆导电碳层，有更高的电化学活性．电容量随之减小．从0．5C增至1c．其放电比容量由117mAh·减小至105mAh·g，而放电平台仍保持约4．65V．多元醇法合成的LiCoP04颗粒尺寸较小，缩短了Lr的体相扩散途径．经CVD法包覆完整碳层，不仅提高了电极表面电子导电性，薄》

8、碳层更利于Li的快速穿越，使其表现出较优异的曲日倍率