利用葡萄糖和聚吡咯对液相共沉淀法制备的LiFePO4的改性研究

• 作 者: 刘永刚
• 机 构: 中南大学
• 出 处: 中南大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 磷酸铁锂 液相沉淀法 聚吡咯 葡萄糖

橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)因具有循环性能优良、安全性能高、放电电压平稳、比容量高等突出优点,而成为动力电池的首选材料之一。但是LiFePO4较低的电导率导致其大电流充放电能力较差,从而限制了其应用。针对以上缺陷,本文以提高磷酸铁锂的电化学性能目的,系统研究了液相沉淀法的工艺条件、碳包覆工艺及聚吡咯对磷酸铁锂的影响。(1)以FeCl2、Na2CO3, H3PO4, LiOH为原料,利用液相共沉淀法制备了LiFePO4正极材料。考察了液相反应温度、反应时间、溶液pH值、烧结温度和烧结时间等工艺条件对LiFePO4正极材料的影响。结果表明：溶液pH=8时80℃下液相反应3h,然后700℃下恒温烧结5h为最优的LiFePO4合成工艺。在此条件下制备的纯相LiFeP04为2-3μm的片状颗粒；在0.5C倍率下30次循环后的放电比容量为135mAh/g,放电电压约为3.32V。表现出了良好的电化学性能。(2)分别以葡萄糖和柠檬酸为碳源对纯相LiFePO4进行表面包覆改性。结果表明：以葡萄糖为碳源制备的LiFePO4/C复合材料粒径为0.5-1μm；在0.5C倍率下30次循环后的放电比容量为147.5mAh/g,放电电压约为3.34V,电化学性能较以柠檬酸为碳源制备的LiFePO4/C复合材料优异。以葡萄糖为碳源,研究了不同碳含量及不同加碳方式对磷酸铁锂正极材料物理性能及电化学性能的影响。结果表明：预先脱去前驱体结晶水后加入5wt%葡萄糖进行烧结制备出的LiFePO4/C复合材料颗粒大小更加均匀、粒径小于1μm；30次循环后的放电比容量达到158mAh/g,放电电压接近3.4V。表现出了优异的电化学性能。(3)通过化学氧化聚合法制备了LiFePO4/C-PPy复合材料。电化学性能测试表明LiFePO4/C-PPy复合材料在0.5C、1C、2C倍率下30次循环后的放电比容量分别为167mAh/g、155mAh/g、39mAh/g,且放电电压一直保持在3.3-3.4V之间。表现出了较小的极化及较好的高倍率充放电性能。本文共有46张图,6个表和89篇参考文献。