高密度LiFePO4 的前躯体FePO4 的制备及性能测试
2011-12-08常建勇张金玉
黄河水利职业技术学院学报 2011年3期
常建勇,张金玉,冯 婷
(1.河南省医药学校,河南 开封 475001;2.南阳经济贸易学校,河南 南阳 472000;3.河南师范大学 化学与环境学院,河南 新乡 453007)
0 引言
锂离子电池作为一种高性能的可充绿色电源,近年来已在各种便携式电子产品和通讯工具中得到广泛应用[1-5]。 其中,新型电极材料特别是正极材料的研制极为关键。 橄榄石结构的LiFePO4来源广泛、价格低廉、无环境污染、材料热稳定性好,且理论比容量高,因而成为最具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料[6-7]。
然而,LiFePO4正极材料有两个明显的缺点:一是电导率低(10-9S/m),锂离子迁移速率慢。 二是堆积密度低, 目前商业化产品的振实密度低只有约1.2g/cm3左右,导致体积比容量低。 这两个缺点阻碍了该材料的实际应用[8-9]。 因此,提高橄榄石结构LiFePO4的电导率和它的体积比容量,对其实际应用具有决定意义。 导电性差,可借助体相掺杂高价金属阳离子[10]或表面包覆导电材料[11-12]予以补救,然而,堆积密度低的缺点却至今未能解决。
本试验以3 价铁为铁源,尝试不同铁盐和合成工艺来制备FePO4前驱体。 对终点pH 值及干燥方式等因素对振实密度的影响进行了分析,得出了最佳工艺合成条件。 接着,以自制的FePO4为原料在N2和H2的保护下,采用Li2CO3作为锂元素的供给体,同时添加葡萄糖,作为碳源和还原源,与自制的FePO4进行高温固相反应,以制得高密度的LiFePO4。
1 实验过程
1.1 前驱体FePO4 的制备
将3 价铁盐和H3PO4按一定比例配制成混合溶液,在水浴温度50℃和一定的搅拌速度下,通过恒流泵将一定浓度的氨水浓液以一定的速度滴入混合溶液中,在滴加过程中控制pH 值。……
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