摘要锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂复合材料的制备和性能研究摘要本论文采用机械球磨与高温固相碳热还原相结合的合成法以及液相水热合成法两种思路合成锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂。高温固相法中采用廉价的三价铁源、锂盐和铵盐以及不同含碳化合物按化学计量比在高温下发生还原反应，经二步灼烧工艺，得到一系列的锂离子二次电池正极ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ复合材料。液相水热合成法于液相中沉淀自制三价铁源，在乙醇相中加入抗坏血酸还原，生成无定形态的ＬｉＦｅＰ０４，后经短时煅烧得到晶态的纯相ＬｉＦｅＰ０４以及掺杂金属氧化物制备的Ｌｉｏ舯Ｎｂｏ．ｏｌＦｅＰ０４复合材料。采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和热重分析（ＴＧ．ＤＳＣ）以及电化学充放电性能测试等手段对上述制备的材料进行结构表征和性能测试。Ｘ射线衍射分析表明，制备的ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ和ＬｉＦｅＰ０４样品均具有单一的橄榄石型晶体结构。在液相水热合成法合成的磷酸亚铁锂复合材料的微观形貌与高温固相合成的ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ复合材料具有明显的区别。ＳＥＭ图片中，前者呈现规则的纳米级球状颗粒，而后者既有高聚物掺杂后不规则的微米级块状颗粒，也有蔗糖掺杂后的团聚的球形颗粒。液相水热合成法中，掺杂金属离子的Ｌｉｏ．９９Ｎｂｏ．０１ＦｅＰ０４样品的电化学性能要明显优于未掺杂的ＬｉＦｅＰ０４样品。高温固相法合成的ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ样Ｉ品的电化学性能要优于液相水热合成法制备的Ｌｉｏ－９９Ｎｂｏ－０ｌＦｅＰ０４样品。在高温固相合成法中，多种碳源制备的ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ复合材料中，以烧成的ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ复合材料作为正极材料进行充放电测试，发现碳源对首次充放电容量有较大的影响。分别以蔗糖、葡萄糖、聚丙烯与聚丙烯醇作为碳源时，２５℃工作温度下，０．１Ｃ（１７ｍＡ／ｇ）倍率下首次充电比容量分别为１３０．３ｍＡ?ｈ／ｇ，１２５．２ｍＡ?ｈ／ｇ，１３６．８ｍＡ?ｈ／ｇ和１２３．５ｍＡ?ｈ／ｇ。其中以聚丙烯为碳源４５０℃短时保温、７００℃下煅烧合成的样品具有最优充放电性能，充放电效率为９３．９％，循环３０次后容量保持在１２５．３ｍＡ?ｈ／ｇ。关键词：锂离子电池；ＬｉＦｅＰ０４／Ｃ复合材料；液相沉淀；碳热还原ＩＩ摘要ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＬｉＦｅＰ０４／ＣＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓＣａｔｈｏｄｅＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＬｉｔｈｕｍＩｏｎＢａｔｔｅｒｉｅｓＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅＬｉＦｅＰ０４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＬｉ－?ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｓｏｌｉｄ?－ｓｔａｔｅｃａｒｂｏｔｈｅｒｍａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｈｉｇｈ—ｒａｔｅｂａｌｌｍｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄａｑｕｅｏｕｓｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ＬｉＦｅＰ０４／ＣａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｔＴｌａｎｄｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎａｔＴ２，ｗｈｉｃｈｉｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉａｓｉｎｔｅｒｉｎｇｆｒｏｍＦｅ２０３，ＬｉＯＨ?Ｈ２０ａｎｄＮＨ４Ｈ２Ｐ０４ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅｓａｓｔｈｅｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｉｎＳｏｌｉｄ．ｓｔａｔｅｍｅｔｈｏｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ＬｉＦｅＰ０４ａｎｄＬｉｏ．９９Ｎｂｏ．０１ＦｅＰ０４ａｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉａｓｉｎｔｅｒｉｎｇｔｈｅａｍｏｒｐｈｏｕｓＬｉＦｅＰ０４ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｉｔｈｉａｔｉｏｎｏｆＦｅＰ０４，ｗｈｉｃｈｉｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙａｑｕｅｏｕｓｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｆｒｏｍｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ（ＮＨ４）２Ｆｅ（Ｓ０４）２’６Ｈ２０ａｎｄＮＨ４Ｈ２Ｐ０４ｗｉｔｈＨ２０２ａｓｔｈｅｏｘｉｄｉｚｉｎｇａｇｅｎｔｉｎＬｉｑｕｉｄ—ｓｔａｔｅｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸＲＤ，ＳＥＭ，ＴＧ－ＤＳＣａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ北京化Ｔ火学硕Ｉｊ研究生论文ｐ