锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的合成结构和性能表征

摘要

本文运用了多种合成手段和分析技术，从材料制备、结构表征到电化学性能方面对磷酸亚铁锂进行系统深入的研究，制备出了性能良好的电极材料。论文主要针对制约正极材料LiFePO4性能的两大致命的缺点，即低的电子导电率和低的锂离子扩散速率，采取材料颗粒的细化、颗粒表面沉积碳导电层以及Mg2+离子掺杂等措施对其进行改性探索，以提高正极材料LiFePO4的电化学性能。工作主要包括以下几个部分： 1.采用微波合成法，成功制备出橄榄石型结构正极材料LiFePO4化合物。在本文实验条件下，最合适的微波烧结时间为10min。电化学性能测试表明：微波合成的锂离子正极材料LiFePO4的初始放电比容量可达到118mAh.g-1，比传统高温固相法制备出的材料高出近20％。 2.添加适量的蔗糖制备出电化学性能良好的LiFePO4/C复合的正极材料，其初始放电比容量高达130mAh.g-1；经10次充放电循环，材料的比容量几乎不衰减。材料电化学性能的改善归因于颗粒表面沉积了一薄层导电碳和颗粒的细化。另外，蔗糖在分解过程中，产生的还原性气氛也可有效抑制Fe2+氧化为Fe3+，消除杂质相的产生。 3.Mg2+离子的掺杂可明显改善LiFePO4的电化学性能，掺杂2％Mg2+(摩尔百分比)其初始放电比容量可达130mAh.g-1。选区电子衍射显示掺杂Mg2+离子LiFePO4的晶粒具有良好的橄榄石结构，且晶粒结晶性良好；红外光谱分析表明Mg2+离子掺杂进LiFePO4的Li+位置，并且对晶体的晶胞参数有影响。以上说明，采用适当的合成方法，细化LiFePO4的晶粒尺寸、提高LiFePO4的表层及体电导率，是改善橄榄石型LiFePO4锂离子正极材料电化学性能的有效途径。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章实验仪器及材料合成、分析和表征方法

第3章微波合成LiFePO4材料的研究

第4章LiFePO4/C复合正极材料的制备

第5章Mg2+离子掺杂改性研究

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢