鐵基鋰離子電池電極材料的合成及其電化學(xué)性能.pdf

1、近年來(lái)，鋰離子電池成為最具研發(fā)性，也是最有發(fā)展?jié)摿?，最先進(jìn)的二次電池。由于其具有比容量大，原料易得，循環(huán)穩(wěn)定性好，安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用在手機(jī)，電腦，移動(dòng)電源等便攜式工具上。鋰離子電池的負(fù)極材料有多種選擇，就目前來(lái)看，一些過(guò)渡金屬氧化物是作為負(fù)極材料的合適選擇。現(xiàn)在普遍受到研究者青睞的是過(guò)渡金屬氧化物是Fe3O4，其本身具有多種優(yōu)點(diǎn)，比如原料易得，資源儲(chǔ)量大，比容量大，循環(huán)穩(wěn)定，安全系數(shù)高，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)Fe3O4的電子電導(dǎo)率

2、不高，充放電過(guò)程中，由于一個(gè)分子對(duì)應(yīng)多個(gè)鋰離子的傳輸，導(dǎo)致體積變化比較大，這也導(dǎo)致材料粉化脫落現(xiàn)象嚴(yán)重，并且生成的SEI膜(固態(tài)電解質(zhì)界面膜)會(huì)使鋰的不可逆損失較大。這些劣勢(shì)也導(dǎo)致四氧化三鐵材料的循環(huán)性能和倍率性能不夠好，嚴(yán)重影響了材料的電化學(xué)性能的提升。所以通過(guò)多種途徑來(lái)提高四氧化三鐵的電化學(xué)性能是目前研究的重點(diǎn)。對(duì)于正極材料的研究同樣是鋰離子電池發(fā)展進(jìn)步的要求和必要條件。近些年來(lái)，備受研究者關(guān)注的正極材料主要是聚陰離子型化合物，因?yàn)?/p>

3、這種化合物具有特殊的三維結(jié)構(gòu)。而這種結(jié)構(gòu)會(huì)帶給正極材料很多優(yōu)點(diǎn)，比如在充放電循環(huán)過(guò)程中，鋰離子的脫嵌以及電荷的遷移不會(huì)改變材料結(jié)構(gòu)，循環(huán)性能非常穩(wěn)定，而且能夠有效的存儲(chǔ)鋰離子以及電荷，使得能量密度增大。而同樣具有這種結(jié)構(gòu)的LiFePO4由于在自然界中廣泛存在，原料來(lái)源較多，價(jià)格廉價(jià)，對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，更加吸引了越來(lái)越多的研究人員開(kāi)展對(duì)以磷酸亞鐵鋰為正極材料的鋰離子電池的研究。
　　本研究以Fe(acac)3為鐵源，丙三醇和乙醇為溶

4、劑，通過(guò)溶劑熱結(jié)合高溫煅燒法，在N2氣氛圍中，600℃溫度下加熱鐵醇鹽前驅(qū)體3h，成功制備出了在碳基表面附著 Fe3O4納米晶體的層狀結(jié)構(gòu)的 Fe3O4/C納米片復(fù)合物。并對(duì)所得的 Fe3O4/C納米片樣品進(jìn)行了XRD、RAMAN、SEM、TEM、TG/DSC、BET、電化學(xué)性能等表征，進(jìn)一步探究了Fe3O4/C納米材料作為鋰離子電池陽(yáng)極材料的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)恒流充放電分別在不同電流密度100 mAg–1和200 mAg–1下對(duì)樣品進(jìn)行電化學(xué)

5、測(cè)試，發(fā)現(xiàn)循環(huán)100圈后樣品的放電比容量依然保持在647 mAhg–1和546 mAhg–1，相對(duì)于之前有關(guān)于Fe3O4/C納米復(fù)合材料的報(bào)道，展示出了更優(yōu)越的電化學(xué)性能表現(xiàn)。這種Fe3O4/C納米片不僅豐富了納米材料的內(nèi)容，而且作為鋰離子電池的陽(yáng)極材料非常有利于鋰離子的存儲(chǔ)。碳復(fù)合的LiFePO4納米材料通過(guò)采用七水硫酸亞鐵為鐵源、PA為磷源、羥乙基纖維素為碳源和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，氫氧化鋰為鋰源，以水體系為反應(yīng)介質(zhì)，運(yùn)用共沉淀結(jié)合高溫煅燒法

6、(750℃8h)在原子和離子水平上制備得到。而且在制備過(guò)程中通過(guò)冷凍干燥法進(jìn)一步控制形貌。并對(duì)碳復(fù)合的LiFePO4納米材料樣品進(jìn)行了XRD、RAMAN、FT-IR、SEM、TEM、TG/DSC、BET以及電化學(xué)性能表征。通過(guò)對(duì)碳復(fù)合磷酸鐵鋰納米粒子進(jìn)行微粒恒電流充放電測(cè)試，結(jié)果表明其在0.1C、0.5 C、1 C倍率下的首次恒電流放電比容量分別為173.8mAhg–1、128.7mAhg–1、99.7mAhg–1，恒流充放電循環(huán)100