铁基磷酸盐纳米正极材料的制备及其储锂/钠性能研究

发布时间：2021-08-08 10:05

　　铁基磷酸盐材料由于其安全性好、成本低廉等优点,作为电池正极材料是很有发展前景的。然而,由于该类材料的本征电导率较低及离子扩散速度较慢等问题,限制了其工业化应用。本文以LiFePO4F和FePO4两种铁基磷酸盐为主要研究对象,通过颗粒纳米球形化、纳米Ag粒子表面修饰以及与碳复合构筑碗状结构的方法,改善材料导电性,从而提高材料的电化学性能。通过一种与化学诱导沉淀相结合的固相法,合成了具有高纯度的类球型LiFePO4F正极材料,探讨了预烧温度、煅烧时间和温度对材料纯度和电化学性能的影响。对最佳条件下得到的材料进行测试,循环伏安曲线表明,氧化还原峰（3.09 V/2.61 V）对应Li2FePO4F/LiFePO4F两相转变中的Fe2+/Fe3+氧化还原电对。该材料在0.5 C下的初始放电比容量为110.2 mAh g-1,200次循环后容量保持率为94.4%。其优异的循环性能主要归功于高的纯度和均匀的纳米球形貌,这种形貌可以缩短离子和电子的传输距离,同时还能增大材料与电解液之间的接触面积,从而提高该材料的电化学动力学。为进一步改善LiFePO4F的电化学性能,通过沉淀法原位还原Ag+,合成了... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１锂电池工作原理图［１６］??

图１．２?ＬｉＣ〇０２的晶体结构示意图？??１．２．４．２?ＬｉＭｎ２０４?正极材料??如图１．３所示，尖晶石型ＬｉＭｎ２０４属于立方晶系［２４］。其中，Ｍｎ４＋和Ｍｎ３＋共??同占据八面体１６ｄ位置，其中四面体和八面体共面形成的三维隧道，可供锂离子??在其中脱嵌［２５］。ＬｉＭｎ２０４的理论比容量为１４８ｍＡｈｇ＇有两个充放电平台分别??在４．１５／４．０５?Ｖ和４．０５／３．９５?Ｖ。该材料的主要缺陷是在过放电时，Ｍｎ３＋溶解和姜－??泰勒效应造成循环容量衰减比较严重［２６＇２７］，体积比能量较低的问题，限制了商??业化应用。不过可以通过掺杂［２８］、包覆［２９］或者纳米化［３（Ｗ２］方式进行解决，尖晶??５??

成功地应用在各类商业电子产品中，据统计在中国市场约有８０?％的锂电池正极??材料用的是磷酸铁锂。ＬｉＦｅＰ０４属于正交晶系，空间点群为其结构示意??图如图１．４所示［３４］。从图中可以看出，０２＿釆取六方密堆积排列，形成八面体空??位和四面体空位，Ｐ５＋占据四面体结构的４ｃ位置，Ｌｉ＋和Ｆｅ２＋分别处于八面体的??４ａ和４ｃ位置。从ｂ轴方向看，可到看出Ｌｉ０６八面体沿着ｂ轴方向共边，八而面??体？６〇６在ｂｅ面上共顶点，每个？０４四面体分别与相邻两个Ｌｉ０６八面体和一个??ＦｅＯｊＶ面体沿ｂ轴方向共边。此外，Ｐ５＋和０２＿之间通过共价键形成具有三维结??构的聚阴离子Ｐ〇４３，可以提高材料的热稳定性。??６??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3329755