郭 忻,卢周广,唐有根

(中南大学化学化工学院,湖南长沙 410083)

LiFePO4纳米棒的合成与电化学性能

郭 忻,卢周广,唐有根

(中南大学化学化工学院,湖南长沙 410083)

采用水热-固相二步法合成了纳米棒状磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料,并对晶体结构、形貌和性能进行了XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)和恒流充放电分析。利用水热法可合成纳米棒状磷酸亚铁 [Fe3(PO4)2·H2O]前驱体,固相法可得到纯相LiFePO4纳米棒。在2.5～4.2 V充放电,产物的1.0C、5.0C放电比容量分别为125 mAh/g和104 mAh/g,具有良好的高倍率性能。

磷酸铁锂 (LiFePO4); 纳米棒; 正极材料; 高倍率性能

改善导电性及离子的扩散速率,是磷酸铁锂(LiFePO4)的研究热点,方法有碳包覆、掺杂金属离子及合成纳米级材料等。包覆的碳量过多,会使比能量下降;掺杂金属离子虽能提高导电率,但会降低理论容量;相对而言,合成纳米级正极材料的效果较好[1]。近年来,一维纳米级材料,如纳米线、纳米棒、纳米管及纳米带等在太阳能电池及锂离子电池等领域得到广泛关注[2]。G.X.Wang等[2]通过水热法,以氮基三乙酸(NTA)为表面活性剂,合成了纳米线状LiFePO4,未进行碳包覆和掺杂的样品,0.1C首次放电(2.5～4.2 V)比容量达150 mAh/g;循环60次,比容量仍有138 mAh/g,一维的纳米线为Li+提供了较短的扩散通道。

本文作者通过水热法合成纳米棒状Fe3(PO4)2·H2O前驱体,再利用固相法合成纳米棒状LiFePO4,并对产物进行XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)和恒流充放电分析。

1 实验

1.1 材料合成

按物质的量比 1∶1∶2 称取(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(上海产,99%)、NH4H2PO4(汕头产,99%)和 LiOH·H2O(天津产,99.7%),分别溶于去离子水中。边搅拌边将NH4H2PO4溶液与(NH4)2Fe(SO4)2溶液混合,将LiOH溶液缓慢倒入混合液中,继续搅拌至悬浊液为绿色,再转移到反应釜内,在180℃下反应2 h。……