LiFePOa復合材料的磷酸鐵工藝制備及電化學性能

摘要:本文采用磷酸鐵工藝，通過采用一次顆粒表面碳包覆、一次顆粒內部金屬離子摻雜、一次顆粒納米化以及二次顆粒多孔球形化的設計,電化學性能明顯優于市場上主流的草酸

亞鐵工藝，實現了高密度與高導電性的結合。

關鍵詞:磷酸鐵;一次顆粒;二次顆粒;納米化;球形化

1試驗

以FePO4(電池級)、Li2CO3(電池級)和Nb20s(分析純級)為原料，Fe,Li和Nb的摩爾比為1:1.05:0.01,添加葡萄糖(分析純級)作為碳源和還原劑，以去離子水為分散劑,混料在行星式球磨機上進行，按球料質量比5:1, 350r/min的轉速球磨10h,混合均勻，此時物料的顆粒為一次顆粒?；旌狭显陔x心式噴霧干燥機于120度干燥造粒,此時物料的顆粒為二二次顆粒。在高純N2保護下以3.59C/min升溫至720C,保溫10h后爐內冷卻至室溫，此時得到的樣品二次顆粒由大量的一次顆粒構成,呈灰黑色。

2結果與討論

2.1SEM及粒度分布分析

從圖中1可以看出，磷酸鐵工藝制備的磷酸鐵鋰一-次顆粒已達到納米化，由--次顆粒構成的磷酸鐵鋰二二次顆粒呈球形，并且二次顆粒球體為多孔,該多孔是由于高溫反應生成的CO2、CO等氣體從球體內部釋放所致的多維孔洞。而草酸亞鐵工藝制備的磷酸鐵鋰一次顆粒為微米級，并未出現---次顆粒構成的磷酸鐵鋰二次顆粒，但一次顆粒之間有明顯的團聚現象,團聚體內部的空隙較少。因為磷酸鐵工藝制備的磷酸鐵鋰- - 次顆粒達到納米化，更有利于高溫燒結過程中固相反應的進行,反.應更充分、更徹底,晶粒的結晶度更好,這與XRD的表征一致。

圖2分別為采用磷酸鐵工藝和草酸亞鐵工藝制備的磷酸鐵鋰樣品在0.2C充電,0.2C、0.5C和1C放電的循環曲線?？梢?磷酸鐵工藝制備的磷酸鐵鋰樣品不同倍率均高于草酸亞鐵工藝，具有較好的大電流充放電性能，實現了高密度與高導電性的結合。

3結語

磷酸鐵工藝制備的樣品顆粒是由納米化的--次顆粒和多孔球形化的二次顆粒組成，并且對一次顆粒表面包覆碳,其內部摻雜金屬離子，其電化學性能大幅度優于草酸亞鐵工藝制備的磷酸鐵鋰樣品。