锂离子电池正极材料lifepolt4gt的微波合成与其改性研究

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1、摘要当今能源和环境问题日渐突出，同时随着科技的迅猛发展对电池的性能提出了更高的要求。LiFeP04作为新一代的锂离子电池正极材料，因其结构稳定、来源广泛、价格低廉、安全性能好、对环境无污染、理论容量高等优点而成为目前各国的研究热点。电子电导率低和锂离子扩散速率慢是影响LiFeP04性能的主要因素，本文采取新的碳源和高价金属阳离子掺杂等手段对LiFeP04进行了微波合成与改性，得到了具有优异电化学性能的LiFeP04复合正极材料。利用XRD、SEM和TEM等测试方法对正极材料的相组成和微观形貌进行了分析，组装扣式电池后，采用恒流充放电技术测试其电化学性能。以柠檬酸为碳源合成的Li

2、FeP04／C正极材料，当添加10wt％柠檬酸时材料的电化学性能最好，在0．1C倍率下首次放电比容量最高，达到141．63mAh·g～，10次循环后比容量保持在134．33mAh·g～，仅损失5．16％；在0．3C和1C倍率下的首次放电比容量分别为116．54mAh·g。1和87．21mAh·g～，循环性能较好。以PAM为碳源合成的LiFeP04／C正极材料，当添加5wt％PAM时在O．1C倍率下的首次放电比容量最高，为150．22mAh·g～，循环lO次后放电比容量为104．71mAh·g～，容量衰减较多。在0．3C和lC倍率下的首次放电比容量分别为95．15mAh·g。1和

3、57．21mAh·g一，其高倍率放电容量和循环性能都不是很好。以Ti02为金属离子添加物合成了LiFeP04／Ti4+正极材料，当掺杂1％Ti4+时样品的性能最佳，在0．1C倍率下的首次放电比容量为123．08mAh·g～，第10次循环的放电比容量为116．63mAh·g～；在0．3C和lC倍率下的首次放电比容量分别为97．92mAh·g。1和59．38mAh·g～，循环性能良好。合成了LiFeP04／(C+Ti4+)复合正极材料，以添加5％柠檬酸和掺杂1％Ti4+的样品的电化学性能最好，在0．1C下的首次放电比容量为138．52mAh·g一，循环10次后放电比容量为129．4

4、2mAh·g～；在0．3C和1C倍率下的首次放电比容量分别为114．95mAh·gd和102．39mAh·g～，循环性能稳定。关键词：锂离子电池，磷酸铁锂，微波合成，碳包覆，金属阳离子掺杂ABSTRACTHigherandhigherrequirementsforlithiumionbatteriesareputforwardwiththequickdevelopmentsofscienceandtechnologyandduetotheseriousproblemsofenergyandenvironment．LiFeP04isbecomingthehotissueasaca

5、thodematerialforlithiumionbatteriesbecauseofitsstabilization，abundance，cheapness，security,environmentalfriendlynessandhightheoreticalcapacity．However,itslowelectronconductivityandlowlithiumiondiffusionratearethemajorobstaclesaffectingthepropertiesofLiFeP04．Theaimsofthepresentworkaretoincorpo

6、ratethenewsourceofcarbonandtodopewithhighervalenceofiontoimprovetheelectrochemicalpropertiesofLiFeP04．LiFeP04／C，LiFeP04／Ti4+andLiFePOa／(C+Ti4+)compositecathodematerialsweresynthesizedusingmicrowaveheating．ThemicrostructureandmorphologiesofthesecompositeswereinvestigatedbyXRD，SEMandTEM．Thelit

7、hiumionbatterieswereassembledinanAr-filledglovebox．Theelectrochemicalperformanceswereevaluatedbygalvanostaticcharge—discharge．Carbon—coated“FeP04compositeWassynthesizedusingcitricacidascarbonsource．Thematerialwith10wt％carbonexhibitedthebestelectroc