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碳纳米管作导电剂对LiFePO4锂离子电池性能的影响

2011-09-17

中南大学学报(自然科学版) 2011年5期

(中南大学 冶金科学与工程学院,湖南 长沙,410083)

橄榄石型结构的LiFePO4能可逆地嵌入和脱嵌锂离子,具有无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能与安全性能好的特点,还具有3.5 V电位(vs.Li+/Li)和较长的电压平台[1],被认为是锂离子电池理想的正极材料[2−4]。然而,LiFePO4的低电导率导致了材料的理论容量不能得到最大限度地释放[5]。但还要保持良好的大倍率充放电特性、较长的使用寿命,这正是LiFePO4动力锂离子电池工业所面临的一个巨大挑战。目前,随着LiFePO4正极材料的逐渐产业化,LiFePO4电池的制作逐渐成为人们研究的热点[6−7],作为锂离子电池重要组成部分的导电剂,对改善电池容量发挥、倍率性能、循环性能有着重要的作用。因此,提高电池充放电倍率、循环稳定性的新型导电剂的研究开发,已经成为锂离子电池研究的一个重要课题。锂离子电池常用的导电剂分为颗粒状导电剂和纤维状导电剂,颗粒状导电剂包括乙炔黑、炭黑、人造石墨和天然石墨等。纤维状导电剂包括金属纤维、气相法生长碳纤维、碳纳米管等。Liu等[8]研究了炭黑对正极材料LiMn2O4和LiCoO2的性能影响;Ahn等[9]发现用金属纤维作为导电剂可以较好地改变LiCoO2的性能;王国平等[10]对导电剂也进行了初步的研究。为了改善LiFePO4电池的电子导电性和离子扩散系数,本文作者从导电剂的角度对LiFePO4电池进行研究,选择添加碳纳米管作为LiFePO4电池导电剂,考察碳纳米管对电池电化学性能的影响。

1 实验

1.1 物相和形貌分析

利用 X线衍……

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