锂离子电池正极材料LiFePO4

admin · 发表于 2022-5-28 13:00:33

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雅宝题库解析：
橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)以其原料丰富、环境友好、价格低廉、安全无毒、循环性能好等显著优点，成为锂离子电池正极材料应用发展的必然趋势。但较低的电子电导率和锂离子迁移速度，严重影响了其高倍率下放电性能，限制了LiFePO4的实际应用。所以完善制备工艺，探索改性方法是目前LiFePO4研究的主要趋势。本文研究了表面活性剂的种类和添加量对水热法制备LiFePO4正极材料的形貌和性能的影响；溶剂对制备LiFePO4正极材料的形貌和性能的影响；pH值以及碳源添加量对溶胶碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。以LiOH, FeSO4和H3PO4为原料，添加表面活性剂或者改性剂通过水热法合成了LiFePO4正极材料。XRD结果表明所得产品大多为橄榄石型结构晶体。SEM结果显示活性剂种类以及添加量对产物形貌有很大的影响。结果表明：添加0.2g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）制备出厚200nm左右的片状产物，首次放电容量提高50%，经过30个循环后，容量保持率为100%。这是因为片状形貌样品有效的缩短了Li+由活性物质到电解液的距离，活性物质得到了充分的利用表现出最优的电化学性能。通过溶剂热法合成纯LiFePO4，SEM和TEM结果显示溶剂对LiFePO4正极材料颗粒尺寸有很大影响，采用乙二醇和丙三醇作为反应溶剂制得样品尺寸在70nm和30nm左右。电化学测试结果表明，丙三醇为溶剂制备的LiFePO4样品的首次放电容量大幅提高。有机溶剂对产物尺寸影响是基于溶剂分子键的氢键作用力在晶体长大和团聚两个过程的影响。溶胶碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料研究中发现，碳源添加量的增加可以提高产物的结晶度，不过同时也增加了产物尺寸；随着pH值的升高，产物尺寸减小，电化学性能也有显著提高。结果表明，添加45%含量的葡萄糖、前驱体溶液pH=6条件下制备的样品具有优异的电化学性能，首圈放电容量为142.6mAh.g-1，并在20个循环测试后，仍具有95%的容量保持率。

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