橄榄石型LiFePO4简介
作为锂离子电池新型正极材料，橄榄石型LiFePO4近年来倍受关注。与现有的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2相比，LiFePO4具有优异的循环性能和安全性能，且环境友好、资源丰富。然而LiFePO4低的振实密度、低的电导率以及差的大倍率充放电性能成为其发展的瓶颈。针对LiFePO4正极材料的关键问题开展了较系统的研究，取得以下四个方面的主要结果： 1.通过不同方法制备正极材料LiFePO4，经研究发现产物的性能与制备条件密切相关：在固相法制备产物的过程中，前驱体混和得越均匀，惰性气氛控制得越好，制得产物的纯度、结晶度就越高，得到的颗粒越小，其充放电性能也越好；前驱体经压片后煅烧制得产物的振实密度比未压片的提高了将近一倍。与传统的固相合成法相比，前驱体经液相处理制备的产物有更多的杂质、更差的晶型以及更低的充放电比容量。 2.首次以CaB6为添加剂合成了LiFePO4/CaB6复合材料，经研究发现，CaB6的掺入显著提高了LiFePO4的振实密度(提高了40～65％)、电导率(3～5个数量级)以及产物的倍率输出性能。通过比较产物的粒度和晶胞参数，发现粒度对产物的振实密度影响更大，并且填隙率高的产物振实密度较大。 3.发现少量Cu2+的掺杂极大地提高了产物的振实密度(40％)以及倍率输出性能，但却增加了产物的容量损失率。实验数据表明，Cu2+更倾向于掺杂在LiFePO4的Fe位。 4.研究了LiFePO4在电解质溶液中的界面特性。通过玻璃三电极研究了LiFePO4界面阻抗随放置时间、充电过程及循环三周前后的变化。对LiFePO4阻抗谱中的三个半圆，分别指认对应前置反应阻抗Rx、SEI膜阻抗Rs、电荷传递阻抗Rct。发现放置时间以及充放电过程对Rx、Rs、Rct的影响很大。通过恒电流滴定法测定了锂离子的扩散系数，测得数量级在10-18～10-13cm2s-1范围内。 关键字:磷酸铁铝,掺杂改性,锂离子电池,正极材料
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