【摘 要】
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橄榄石型LiFePO4是一种新型的锂离子电池正极材料,具有能量密度高、成本低、环保和安全等一系列优点,有望成为商业化动力锂离子电池的正极材料。本文分别利用常规二次煅烧高
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橄榄石型LiFePO4是一种新型的锂离子电池正极材料,具有能量密度高、成本低、环保和安全等一系列优点,有望成为商业化动力锂离子电池的正极材料。本文分别利用常规二次煅烧高温固相法和溶胶-凝胶法,合成了碳掺杂和金属离子掺杂的改性材料。研究了合成方法、掺杂方式、掺杂量以及后续研磨等对材料性能的影响。通过EIS对金属离子掺杂材料在放电过程中的Li+扩散系数进行了估算。比较、联系了Li+扩散系数对材料平台性能的影响。研究表明,溶胶-凝胶法合成材料具有较高的纯度,而高温固相法合成材料随改性方法的不同而具有不同的杂质;同时,溶胶-凝胶法合成材料具有较小的粒径。当进行Mg2+掺杂时,按Fe（M2）位占据进行原料配比合成的材料具有较大的晶胞参数和较优性能,两者放电比容量相差在10mAh g-1（0.1C）以上。高温固相法最佳掺碳量为10wt.%,溶胶-凝胶法稍低为6wt.%。前者掺碳效果较好,容量提高至136.4mAh g-1（0.1C）,50℃大电流放电比容量达到130.9mAh g-1（0.5C）。Cu2+最佳掺入量为较小的0.02,此时材料具有较大的晶格系数和放电质量比容量（118.5mAh g-1, 0.1C）。两种合成方法下,碳掺杂具有比较明显的改性作用。Li+扩散系数估算值在-10数量级左右,随放电过程的进行逐渐降低。当lgDLi<10.4时,放电平台开始斜度变大。由于DLi的作用,金属离子掺杂材料较碳掺杂材料的平台性能要好,虽然碳掺杂材料具有较高的质量比容量。
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