论文摘要
与其它传统的正极材料相比,橄榄石型LiFePO4具有理论比容量高、原料资源丰富、安全性好、环境无毒和热稳定性好等优点。正因为如此,它被认为是最有应用潜力的锂离子电池正极材料。但是LiFePO4的电子电导率低且锂离子在材料内部的扩散率低,使其充放电容量和倍率性能受到很大的影响。为了提高LiFePO4正极材料的电子电导率和Li+扩散速率,研究者常采用碳包覆和掺杂金属离子的方法对其进行改性。采用高温固相法,利用碳对LiFePO4表面进行包覆。以葡萄糖、蔗糖和酚醛树脂作为碳源,合成了LiFePO4正极材料。结果表明:经XRD测试,所有试样均保持了橄榄石型的LiFePO4晶体结构。其中以酚醛树脂作为碳源,当碳含量为3wt%时的试样充电容量为148.97mAh/g,放电容量为147.49mAh/g,充放电效率为99.01%。当碳含量为5wt%时的试样的充电容量为150.75mAh/g,放电容量为150.69mAh/g,充放电效率高达99.96%,其电化学性能最佳;在0.5C、1C倍率下,试样的放电容量为121.97mAh/g、92.85 mAh/g,具有较好的倍率性能。采用高温固相法,利用金属离子对LiFePO4进行掺杂。用镁、铬和钛离子掺杂,合成了LiFePO4正极材料。结果表明:经XRD测试,所有试样均保持了橄榄石型的LiFePO4晶体结构。其中掺杂Ti4+的试样的电化学性能最好,当掺杂Ti4+的量为2%时,试样的界面电阻为33.68?,电化学阻抗性能最佳;在0.1C倍率下,放电容量为132.70mAh/g;在1.0C和3.0C倍率下的放电容量98.74mAh/g和83.08mAh/g,倍率性能最佳。碳包覆和掺杂金属离子能有效提高LiFePO4的电子电导率和振实密度,从而改善材料的电化学性能。
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