锂离子电池正极材料LiFePO4改性技术研究.pdfVIP

中国科协第四届优秀博士生学术年会论文集 锂离子电池正极材料LiFeP04改性技术研究 张自禄卢嘉春杨裕生 西北核技术研究所，西安，710024) 摘要磷酸亚铁锂具有高比容量、绿色环保、电压平稳、制备成本低和安全}生好等优点，是 一种很有前途的锂离子电池正极材料。通过在原料中加入聚氯乙烯，制备得到了改性 LiFeP04。研究了聚氯乙烯对材料纯度的影响，优化了制备方法；所制备的材料具有较好电 和150mAldg以上，并具有良好的循环性能。 关键词电化学；锂离子电池；磷酸亚铁4X；改性 在锂离子电池正极材料中，LiC002是被广泛应用的正极材料，但由于其实际比容量只能达到理论值的 一半、Co的毒性、储量有限、价格较高以及存在过充安全隐患等缺点，人们一直在寻找更好的正极材料。 Fe在元素周期表中和Co相邻，又是自然界含量较丰富的元素，绿色环保，因此人们寄希望能够获得类似 平坦的3．5V电压平台，理论放电比容量达到169mAh／g，且具有环保和无过充放安全隐患等优点，所以 其电导率较低所导致的电化学性能较差的缺点，从减小颗粒尺寸‘21、加入导电剂‘3娟1或掺杂‘91等方面提高材 料的电导率和改善其电化学性能。其中简便常用的方法是：在原料中加入有机物作碳源，利用LiFePO。制 备过程中的惰性气氛和高温生成导电碳，从而提高材料的电导率，被使用的碳源有蔗糖、葡萄糖和冠醚等。 在有机碳源高温炭化的过程中，除产生碳以外，还会有一些气体产生，如酚醛树脂和糖会产生CO、C02、 CH4以及H2等lj01，为了了解这些裂解产物高温下对材料的影响，本文以聚氯乙烯(PVC)作碳源，分析 了PVC高温热解后裂解产物，研究了这些产物对材料纯度的影响，提出了改进材料纯度的方法，制备得 到了电化学性能优异的LiFePO。材料。 1 实 验 1．1材料制备 (99％，上海中锂实业有限公司)以化学计量比在丙酮介质中球磨混合后，在流动的尉气氛中320℃预分 型，西安化工厂)和原料一起混合，通过相同的过程制备。 制备方法2：将PVC和原料的混合物在丙酮介质中球磨混合后在320℃预分解，在丙酮介质中再球磨， 先在心气氛中650℃预处理2h，然后再于750℃焙烧10h，即得产物。 1．2充放电性能测试 分混合后，均匀涂布于铝箔上，自然晾干后裁成由10mm的圆片，90℃真空干燥24h即得正极极片。电池 776 材料科学 装配在充钮气的手套箱内进行．以锂为负极，Celgard 充放电倍率为02(2、IC、2(2和5C(c=150mA／g)，温度为室温。 1．3 PVC热解产物分析 公司的GAM400质谱仪进行气体成分分析。 1．4舍碳量、聪貌和袖相分析 JSM-6700F犁扫描电 使用HOR[BA公司的EM[A一820V型碳硫分析仪测定材料的音碳量，使用JEOL 2结果与讨论 2．1 PVC对材料形虢和纯度的影响 使用制螽A浊1，在原料中加八不同质量的PVC，焙烧温度为750℃条什下制备了不同舍碳量的 加入PVC 咀下，这使得Li+和电子由颗粒边界向颗j童中心的传输距离缩短，使离子和电子的电导率提高，有助rJ改 善材料的电化学性能。 隧豳 ‘●) (b) 图I不加pVC(a)和PVC(b)制斋材料的SEM圈 690 320^，c=4A·体积为 料的XRD和LiFcP04的标准谱一致．计算的晶胞参数为a=6006A．b=lO 3。)，该蝇的