鋰離子電池論文：鋰離子電池正極材料LiFePO4的制備與改性研究

1、論文發(fā)表專家一顧中國(guó)學(xué)術(shù)期刊洌wwv/鋰離子電池論文：鋰離子電池正極材料LiFeP04的制備與改性研究摘要：Iifepo4以其優(yōu)良的綜合性能，被認(rèn)為是最有前途的鋰離子電池正極材料。文章闡述了Iifepo4材料的結(jié)構(gòu)、制備方法、改性研究。關(guān)鍵詞：鋰離子電池；正極材料；Iifepo4鋰離子電池是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。Iifepo4具備橄欖石晶體結(jié)構(gòu)，理論容量為170mahg-1，有相對(duì)于鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定放電平臺(tái)314v,是近期研究的重點(diǎn)替代材料之一，與同類電極材料相比，具有原料資源豐富、價(jià)格便宜、無吸濕性、無毒、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。它在充電狀

2、態(tài)的穩(wěn)定性超過了層狀的過渡金屬氧化物，這些優(yōu)點(diǎn)使得它特別適用于動(dòng)力電池材料。一、Iifepo4的結(jié)構(gòu)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的Iifepo4為稍微扭曲的六方密堆積晶體，其空間群為pmnb型，其晶型結(jié)構(gòu)如圖1所示。Iifepo4晶體是由Iio6八面體和feo6八面體構(gòu)成的，po4四面體包含在此空間結(jié)構(gòu)中。在ab平面上，Iio6八面體、feo6八面體和po4四面體交替排列，形成層狀腳手架結(jié)構(gòu)。在Iio6八面體中，Ii原子占據(jù)八面體的中心位置，在b方向上，通論文發(fā)表專家一龜酬中國(guó)學(xué)術(shù)期刊朋過共用邊上的兩個(gè)氧原子相連成鏈狀結(jié)構(gòu)。在be平面上，fe原子占據(jù)feo6八面體的中心位置，在c方向上，通過共用頂點(diǎn)上的一個(gè)

3、氧原子相連形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)。p原子占據(jù)po4四面體的中心位置，與相鄰的一個(gè)feo6八面體共用棱邊上的兩個(gè)氧原子，同時(shí)又與相鄰的兩個(gè)Iio6八面體共用棱邊上的氧原子。每個(gè)feo6八面體與相鄰的兩個(gè)Iio6八面體共用棱邊上的氧原子。二、Iifepo4的制備方法（一）固相合成方法1、高溫固相合成法將鋰的碳酸鹽（或氫氧化物、磷酸鹽）、草酸亞鐵（或醋酸亞鐵、磷酸亞鐵）和磷酸二氫銨混合，在500C-800C下煅燒數(shù)小時(shí)，即可得到Iifepo4粉體。yamadaa等通過高溫固相法合成了Iifepo4樣品：先將一定計(jì)量比的原料混合均勻，在一定溫度下加熱預(yù)分解，分解后的固體混合物再研磨均勻，然后在高溫下灼燒，也有

4、的經(jīng)過了二次預(yù)分解。為防止fe2+被氧化，一般用惰性氣體作保護(hù)氣。固相法制備的產(chǎn)物存在以下缺點(diǎn)：物相不均勻，晶體無規(guī)則形狀，晶體尺寸較大，粒度分布范圍寬，且煅燒時(shí)間長(zhǎng)。固相反應(yīng)合成法所得到的產(chǎn)物電化學(xué)性能較差。但固相法設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單，制備條件容易控制，便于工論文發(fā)表專家一顧中國(guó)學(xué)術(shù)期刊洌wwv/業(yè)化生產(chǎn)。如果在燒結(jié)過程中，讓原料充分研磨，并且在燒結(jié)結(jié)束后的降溫過程中嚴(yán)格控制冷卻速度，則能獲得電化學(xué)性能良好的粉體。2、機(jī)械化學(xué)法機(jī)械化學(xué)法是制備高分散性化合物的有效方法。通過機(jī)械力的作用，不僅使顆粒破碎，增大反應(yīng)物的接觸面積，而且可使物質(zhì)晶格中產(chǎn)生各種缺陷、錯(cuò)位、原子空缺及晶格畸變等，有利于離子的遷移，同時(shí)還可以使新生物表面活性增大，表面自由能降低，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，使一些只有在高溫等較為苛刻的條件下才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在低溫下得以順利進(jìn)行。frangers等將fe3(po4)25h2o、Ii3po4和蔗糖在行星球磨機(jī)中球磨24h，然后在n2氣氛中，500C熱處理僅15min就合成出Iifepo4。在這里熱處理是必要的，一方面是為生成晶形完整的Iifepo4，另一方面是使有機(jī)添加劑轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電炭黑。最終合成出Iifepo4粉體的粒徑在幾個(gè)微米左右(0.5卩m-2卩m)。經(jīng)過xrd衍射分析，證明只有單一相的Iifepo4;用化學(xué)滴定三價(jià)鐵的含量表明，三價(jià)鐵的含量小于1%。在