LiFePO4低温性能研究

• 作 者: 温海华
• 机 构: 河北工业大学
• 出 处: 河北工业大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: LiFePO4/C 低温性能 合成工艺 前驱体

　　目前LiFePO4正极材料被认为是最有应用前景的锂离子电池正极材料,但是该材料的低温性能差限制其应用范围。而国内外锂电研发者还未意识到LiFePO4材料低温性能测试的深远意义,也未建立统一的测试体系。
　　本文以LiFePO4为正极,锂为负极采用扣式电池测试LiFePO4正极材料低温性能,建立了简单易行的LiFePO4材料低温性能测试程序,对国内外各厂家生产的LiFePO4材料的室温、低温放电性能做出准确评价。测试结果表明采用扣式电池测试能更准确地反映LiFePO4材料的低温性能。
　　本文采用固相碳热还原法,以Li2CO3、FePO4、C6H12O6·H2O为原料制备LiFePO4/C正极材料,通过采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、Land程控电化学性能测试等手段对制备的 LiFePO4/C材料的结构、形貌及电化学性能进行表征,分析了前驱体脱水温度、焙烧温度以及掺碳量等不同合成条件对LiFePO4/C正极材料低温性能的影响。研究结果表明,合成LiFePO4/C正极材料的前驱体FePO4以及合成材料的粒径大小和均匀程度是决定材料低温放电性能的关键因素。采用共沉淀法,以FeSO4·7H2O、H3PO4和 H2O2为原料,加入 1%表面活性剂十二烷基苯磺酸纳,通过控制FeSO4·7H2O与H3PO4的物质的量比合成前驱体 FePO4·2H2O,将 FePO4、Li2CO3 和葡萄糖混合,采用碳热还原法制备了LiFePO4/C正极材料。通过研究不同铁磷比对合成材料物相、形貌、粒径以及电化学性能的影响发现,以铁磷比为 0.98 合成的前驱体制备的材料低温性能最好,在-20℃下,0.2C放电比容量为 63.1mAh/g,约占其室温0.2C放电比容量的43.4%。当采用高纯FeSO4·7H2O为铁源,以0.98的铁磷比制备的LiFePO4/C正极材料室温0.2C放电比容量为152.5mAh/g,低温(-20℃)0.2C放电比容量达73.3mAh/g,约占室温的48.1%。因此,采用高纯铁源合成LiFePO4材料将是改善其低温性能的有效途径。