納米碳-磷酸鐵鋰復合材料的原位合成及其在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、磷酸鐵鋰以其高理論容量、穩(wěn)定放電平臺、高循環(huán)性能、環(huán)境友好無毒性等特點已成為鋰離子電池的新型正極材料。通常使用碳包覆等改性工藝來提高磷酸鐵鋰的低電子/離子傳導速率,但包覆碳材料與磷酸鐵鋰的結(jié)合界面一直有待改善。因此,制備良好界面結(jié)合的納米碳/磷酸鐵鋰復合材料成為近年的研究熱點。
　　本文通過化學氣相沉積法、機械摻雜法以及溶劑熱法合成了納米碳/磷酸鐵鋰復合材料,利用掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀分析了其形貌結(jié)構(gòu);研究了反應(yīng)條件對合成的

2、納米復合材料形貌結(jié)構(gòu)的影響,采用電池測試系統(tǒng)對鋰離子電池的電化學性能進行了測試分析。
　　研究結(jié)果表明:(1)采用化學氣相沉積法在磷酸鐵鋰上原位合成納米碳的過程中,隨催化劑含量增加,管狀納米碳產(chǎn)物產(chǎn)量下降,產(chǎn)物分布均一性降低;隨生長溫度升高和反應(yīng)氣體比例下降原位合成產(chǎn)物呈現(xiàn)從碳纖維向碳納米管過渡的趨勢。化學氣相沉積法原位合成納米碳/磷酸鐵鋰復合材料的最佳工藝為:催化劑含量為0.5wt％Co,生長溫度為690°C,反應(yīng)氣體比例為7:

3、350(ml/min)。此時產(chǎn)物趨于魚骨狀碳納米管與直管狀碳納米管之間,管徑20~30nm,石墨層間距~0.34nm。(2)在溶劑熱法合成過程中,納米碳材料(碳納米管、石墨烯)的添加量會對納米碳/磷酸鐵鋰復合材料的形貌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。添加較少或較多的納米碳材料均會發(fā)生團聚,對納米碳/磷酸鐵鋰復合材料的均一性產(chǎn)生負面影響。每制備0.5g復合材料添加20mg納米碳材料時,較適宜復合材料的合成,此時合成產(chǎn)物中有石墨烯/磷酸鐵鋰三明治狀層疊結(jié)構(gòu)(