LiFeCoPO4的合成研究+文献综述(6)
(1）比容量高，LiFePO4 的理论比容量为170mAh/g,高于商业化的钴酸锂；
(2）循环性能稳定，LiFePO4的循环寿命高达2000次,并且自放电率低,月自放电率仅为6%；
(3）安全性能高LiFePO4 的结构稳定,在充放电过程中结构几乎不发生变化；
(4）价格低廉，原料来源广泛。
由于具有以上的优点，所以以LiFePO4 为正极材料的锂电池在大型动力电池的研究方面具有良好的市场前景，特别适合电动车和混合电动车的应用上。
但LiFePO4 固有的晶体结构造成其电子电导率和离子扩散速率低,限制了其在大电流放电领域的应用,因此提高LiFePO4 的电子导电性能,提高LiFePO4 的大电流放电性能将是解决问题的关键[16]。
因此本文将以磷酸锂铁正极材料为研究目标,采用水热法,通过掺杂金属阳离子的方法,以此提高LiFePO4高倍率放电性能，制备出性能优越的锂离子电池正极材料。
图1.4 LiFePO4结构示意图
1.4 实验方案设计
实验采用水热反应法，以FeSO4 、NH4H2PO4、LiOH 为原料制备单相LiFePO4 。后利用X射线衍射等方法表征掺杂LiFePO4 电极材料的晶体结构，采用循环伏安等电化学表征手段，在水相电解液下测量LiFePO4 的充放电等电化学性能。
1.4.1 水热法原理简介
水热法是19世纪中期地质学家为了模拟自然界成矿作用而开始研究的。它的反应原理是利用高温高压的水或水溶液,使那些在大气条件下不溶或难容的物质溶解和重结晶,或反应生成该物质的溶解产物[17]；通过控制水热釜内溶液的温度及压力以形成过饱和状态而析出晶体[18,19]。依据反应过程的不同,水热制备主要有水热合成、水热反应和水热生长等。与其他实验方法相比,水热法主要具有以下特点：
(1)水热法可以制备其他制备方法难以制备的物质的某些物相；
(2)水热法反应温度相对较低，可以制备其他制备方法难以制备的物质的低温同质异构体；
(3)水热法反应速率快,并且制备出的样品具有晶粒结晶完好,分散性好,无团聚等特点。[20]
1.5 可行的实验手段和方法
1.5.1 样品的制备
以水作为水热反应介质，将FeSO4 、NH4H2PO4 、LiOH 的摩尔比以1：1：2为反应原料进行配比称取。[4]先将适量的LiOH 溶于40ml的蒸馏水中,磁力搅拌使其充分溶解,然后将称取好的FeSO4 和 NH4H2PO2 在搅拌的过程中加入上述LiOH溶液中，搅拌均匀后移入50ml的水热反应釜中，将反应釜密封移入箱式电阻炉（型号：SX-4-10，额定功率4kW）中,反应釜在电阻炉中160一200OC保持5一12小时,自然冷却至室温,取出反应釜,将样品取出,真空泵抽滤,用蒸馏水充分洗涤数次,放入真空干燥箱中40oC干燥24小时,用玛瑙研钵将样品研磨成粉末,装入密封袋中备用。掺杂Co的LiFe1-xCoxPO4 复合材料是在混料的过程中一起加入一定摩尔比例的Co（NO3）•6H2O （0.00、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09），随后过程同上，即可得到LiFe1-xCoxPO4 样品。
1.5.2 材料表征
试样的X射线衍射在日本理学DMAX-B型X射线衍射仪上进行，采用JEM-2100F型扫描电子显微镜（SEM）观察粉末试样的微观形貌。[3] X 射线衍射分析是在不产生系统消光的前提下，不同晶面就会在不同的方向上产生不同强度的衍射峰。可以根据这些衍射峰的形状、位置和高低来进行不同的分析；热重-差示扫描量热分析通过检测样品在加热过程中的重量变化以及放热、吸热的情
况，判断试样在各个阶段发生的变化，它用来帮助制定热处理工艺过程。结合 XRD 分析，可以确定了样品加热过程中的形成机理。
1.5.3 电化学测试
将制得的LiFe1-xCoxPO4、SP 和粘结剂PVDF按一定质量比放在研钵中研磨混合，负极为金属锂片，电解液采用1 mol/L 的LiPF6 /(EC + DEC+EMC)(体积比1 ∶ 1 ∶ 1)。[8]隔膜为Celgard 2400，在充满 Ar 的手套箱里组装成CR2016 型扣式电池。将组装好的电池置于NEWARE 5 V/10 mA 电池测试仪上对电池进行恒流充放电试验， 电压2.7～4.2 V。在CHI-660电化学工作站上对样品电极进行交流阻抗的研究，测试频率0.1Hz～100 kHz，交流信号的振幅5mV。
上一篇：卤水制备氢氧化镁及其表面改性