LiFePO-%2c4-铁位掺杂的改性研究.pdfVIP

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2017-08-19 发布于安徽
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LiFePO-%2c4-铁位掺杂的改性研究.pdf

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B19 LiFeP04铁位掺杂的改性研究王德宇王兆翔李泓黄学杰陈立泉+ (中国科学院物理研究所固态离子学实验室北京100080) 9Mo 摘要：以二价离子部分取代LiFeP04中的铁离子，得到铁位掺杂的改性材料(LiFeo1P04，M=Ni，Co， Mg)。对这些材料的倍率性能和循环稳定性进行了表征。关键词：铁位掺杂，倍率性能，循环稳定性 1 引言 LiFeP04是一种新型锂离子电池正极材料，它具有无环境污染、结构稳定、容量较高(理论容量为170 mAh／g)等优点。但是它很差的倍率性能限制了它的实际应用。为了解决这个问题，一些研究小组对LiFePO。进行了碳包覆和锂位掺杂等改性研究，取得了较好的效果。。8 除了上述的改性研究，我们认为铁位掺杂也一定会影响LiFeP04的性能。然而，到目前为止，只有 Barker等简短的介绍了LiFeo9Mgo】P04这种改性材料。9 在本文中，我们成功的制备了LiFeo 2实验我们采用高温吲相法制备了LiFeP04、LiFeP04／C和LiFeo 能球磨混合3小时后，在400。c F保温8小时，再次研磨后在600。C下保温24小时。所有电池的装配都在充满高纯氩的手套箱内进行。电池容量测试使用的仪器是武汉金诺公司生产的Land电池测试仪，测试电压范同为2．0V～4 B／MAX一2400衍射仪上进行，扫 5V，测试温度为室温。所得样品的XRD是在Rigaku 描速度为1o／rain。 3结果与讨论图1是LiFeP04和LiFeo 样品的结构属于正交品系的Prima空间群。通过精修分析，证明了掺杂样品中的掺杂原子进入了品格内部，占据的位置是铁位。LiFeP04和LiFeo9M01P04的晶胞参数列于表1中。可以发现，掺杂后的样品，品胞参数发生了明显的变化，这也说明掺杂原子进入了品格内部。图2是所有样品的倍率性能图。所有电池以 5v，然后放电至2 30mA／g充电至4 Ov，放电电 2C时，流为nC(IC=150mA／g)。当放电电流为0 LiFeP04和LiFep04，C表现出较高的放电容量，分别为148 mAh／g和153mAh／g。随着放电电流的增加，容量迅速减少。当放电电流为10C时，他们 7 的容量仅为53mAIVg和54，8mAh／g。尽管铁位 2C)，掺杂样品的起始容量较低(大约140mAh／g，O 在高倍率卜，它们仍能放出较高的电量。当放电电流为23C时，LiFeo9Mo IP04(M=Ni，Co，Mg) 的容量分别为67 9mAh／g、642mAh／g和55 lI～的衰减十分严重。经过100周的循环容量保持率低于70％。掺杂样品显示出较好的循环性，在100周时所得容量仍高于第一周的95％。由以上的实验我们可以得出结论铁位掺杂可以大大改善LiFePO一的倍率性能和循环性。这种方法可以应用于实际生产中。表l所得样品的晶胞参数 a(A) b(A) c(A) v(”) LiFeP04 10，328 6009 4694