LiFePO4／C材料电化学性能研究及结构表征.pdfVIP

第 7卷 第 4期 材 料 研 究 与 应 用 Vo1．7，No．4 2013年 12月 MATERIALSRESEARCH ANDAPPLICATION Dec．2013 文章编号：1673—9981(2013)04—0252—04 LiFePO4／c材料 电化学性能研究及结构表征* 王 英，黄文浩，肖方明，肖志平，唐仁衡，李 伟 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)稀有金属研究所，广东 广州 510650 摘 要：以葡萄糖为碳源，采用碳热还原法制得一系列 LiFePO4／c材料，其中葡萄糖的添加量分别为 1O ，15 ，2O ，25％和 3O ．通过 XRD，SEM 和恒流充放 电等测试方法，研究了葡萄糖添加量对 LiFePO4／c材料结构和电化学性能的影响．结果表明：当葡萄糖添加量为2O 时，LiFePO4／c材料以0． 2C充放电，放电比容量为 140．6mA ·h／g；1C倍率 5O次循环后，容量保持率达到 97 ；以0．2C充 电，在 0．2C，1C，2C，5C和 10C不同倍率下放电，其中 10C倍率放电比容量为89．1mA ·h／g，合成 材料表现出良好的综合电化学性能．经XRD和SEM测试发现，制得的材料均为橄榄石型结构，不同碳 含量对材料的颗粒尺寸有一定的影响． 关键词：锂离子电池；正极材料；LiFePO4；碳包覆 ；碳热还原 中图分类号：TM9129；TM531 文献标识码：A 目前，在纯电动、混合动力新能源汽车及可再生 LiFePO4／c材料，考察 了不 同葡萄糖添加量对 能源等领域中使用的动力与储能锂离子电池，由于 LiFePO ／c材料电化学性能的影响，并对材料的结 其存在安全性差、快速充放 电性能差、原材料价格较 构进行表征，合成的材料具有 良好的循环稳定性和 高等行业共性难题，因此电池正极材料的开发和应 倍率放 电性能． 用，成为提高锂离子电池性能的重要因素之一．具有 橄榄石结构的磷酸铁锂 (LiFePO)凭借原材料价格 1 实验部分 低、充放电特性好、高功率性能稳定、可快速充电、循 环寿命长、高温稳定性好等特点，成为当前动力与储 1．1 LiFeP04／o的制备 能锂离子电池的主要正极材料，其理论容量为 170 试验所用的原料为 LiH。PO ，FezO。和葡萄糖， mA ·h／g，工作电压约为 3．45V．近年来，针对 它们均为分析纯．首先称取一定量的原料，放人球磨 LiFePO 的研究主要集中在改善材料的导电性能方 罐中混合 24h，球料质量比为 3：1．将混合物置于 面，如在 LiFePO材料表面包覆一层导电碳，成为有 通有氩气气氛的热处理炉中，在设定的温度和时间 效手段之一．李军等人l1]采用沉淀法制备出高比能 参数下进行煅烧，煅烧结束后随炉冷却到 100℃以 量LiFePO ／C材料，0．1C首次放电容量达到144．6 下，然后再进行二次球磨6h，球料质量比为6：1，经 mA ·h／g；夏圣安等人_2]采用喷雾干燥法合成 筛分，最后得到各种 LiFePO ／c材料． LiFePO ／c材料，组装成单体动力电池，1．0C倍率 下经 150次循环后，容量保持率大于 98 ．碳包覆 1．2 实验方法及仪器 改性过程中可用的碳源材料种类很多，不同的碳源 将所制备的LiFePO ／c材料、导电乙炔黑及聚