碳纳米材料改性LiFePO_(4)及其电化学性能

摘要

利用碳纳米管(CNTs)一维纤维结构和良好的导电能力,以聚吡咯包覆碳纳米管(PPy@CNTs)热转化形成的氮掺杂碳纳米管(NCNTs)为导电增强剂,将NCNTs与炭包覆LiFePO_(4)(C@LFP)复合以使商业LiFePO_(4)电极获得更优异的电化学性能。首先采用葡萄糖热解方法,制备C@LFP,再使NCNTs均匀分布在C@LFP间,制备炭包覆和氮掺杂碳纳米管改性磷酸亚铁锂NCNTs-C@LFP。分别利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对样品晶体结构组成分析和微观结构形貌进行观察。NCNTs均匀分布于LFP颗粒之间,并且制备工艺没有改变LiFePO_(4)晶体结构。通过物理吸附仪对样品的孔结构进行分析,NCNTs-C@LFP的比表面积和利于离子传输的中小孔体积也较纯LFP明显提高。采用电化学技术进行半电池测试,结果表明,炭包覆有效提高了LiFePO_(4)粒子导电能力,而一维NCNTs进一步提高了LiFePO_(4)粒子间的导电性。NCNTs-C@LFP电荷传递阻抗较LFP降低了5倍。在0.1 C倍率放电条件下,NCNTs-C@LFP比容量达165 mA·h/g,较商业LiFePO_(4)(125 mA·h/g)提高32%。1 C倍率100次充放电循环,NCNTs-C@LFP容量保持率为94%。利用碳包覆层和氮掺杂碳纳米管构筑三维导电网络的简单技术路线,可有效改善LiFePO_(4)电化学性能。