锂离子电池正极材料LiFePO4的合成和电化学性能研究

橄榄石型LiFePO4是近年来发展起来的一种锂离子电池正极材料,它的理论容量为170mAh/g。LiFePO4具有价格便宜、环境友好、热稳定性好等优点而受到人们的广泛关注。但是该材料导电率较低,在大电流充放电的条件下,循环性能有待改善。本论文主要集中在橄榄石型LiFePO4的改性固相法合成和电化学性能研究,包括以下几个方面: 1) 无机碳还原固相法合成LiFePO4的电化学性能研究 研究了无机碳的加入量、焙烧温度、焙烧时间对合成产物的电化学性能的影响。实验证明,无机碳的加入量、焙烧温度和焙烧时间对产物的电化学性能有较大影响,其中无机碳配比Li∶Fe∶P∶C=1∶1∶1∶2在650℃焙烧8小时表现出相对较好的电化学性能,利用X射线衍射（XRD）、粒度仪、扫描电镜（SEM）和透射（TEM）对最佳样品的晶体结构、表面形貌等进行了分析。 2) 蔗糖还原固相法合成LiFePO4的电化学性能研究 研究了蔗糖的加入量、焙烧温度、焙烧时间对合成产物的电化学性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、粒度仪、扫描电镜（SEM）和透射（TEM）对所得样品的晶体结构、表面形貌等进行了分析。实验证明,蔗糖的加入量、焙烧温度和焙烧时间对产物的结构和电化学性能有较大影响,其中蔗糖配比Li∶Fe∶P∶C=1∶1∶1∶1在650℃焙烧8小时表现出相对较好的电化学性能。 3) 无机碳还原固相法和蔗糖还原固相法合成LiFePO4的电化学性能比较 将采用两种固相法中具有较好电化学性能的样品进行比较,通过对样品的晶体结构、表面形貌等进行分析比较,可以得出:蔗糖还原固相法合成的橄榄石型LiFePO4的容量相对较高,循环性能也相对较好。 4) 掺杂少量金属铜对LiFePO4的电化学性能的影响 采用蔗糖固相法合成了掺杂少量金属铜的LiFePO4。通过对样品电化学性能、XRD、SEM、TEM的研究表明:少量掺杂金属铜未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了它的电化学性能。在0.2mA/cm2的电流密度充放电时,掺杂后的LiFePO4具有156mAh/g的放电容量,在1mA/cm2的电流密度充放电条件下的循环性能良好。 5) 掺杂少量镁离子对LiFePO4的电化学性能的影响 采用蔗糖固相法合成了掺杂少量镁离子的LiFePO4。通过对样品电化学性能、XRD、TEM的研究表明:掺杂少量镁离子未影响到LiFePO4的晶体结构,且较未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能。在0.2mA/cm2的电流密度充放电时,掺杂