碳包覆磷酸铁锂的合成及电化学性能研究.doc

碳包覆磷酸铁锂的合成及电化学性能 郭光辉，陈珊，张利玉，严铁军 （武汉科技大学 湖北省煤转化与新型碳材料重点实验室，武汉 430081） 摘要：以模拟三氯化铁蚀刻废液为铁源采用碳热还原法合成LiFePO4/C正极材料。利用X、和电化学性能测试对制得材料的结构、微观形貌及电化学性能进行分析，烧结温度、烧结时间、锂源、碳源对材料电化学性能的影响。结果表明，以氢氧化锂为锂源，葡萄糖为碳源在650 ℃煅烧6 h制得的材料有较好的电性能。 LiFePO4/C 中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）03-0000-00 Study on Preparation and Electrochemical Performance of Carbon Coating Lithium Iron Phosphate GUO Guang-hui, CHEN Shan, ZHANG Li-yu, YAN Tie-jun, LIU Fang-fang (Key Laboratory of Hubei Province for Coal Conversion and New Carbon Materials, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China) Abstract：athode material LiFePO4/C was synthesized by carbothermic method with simulated FeCl3 etching waste as iron source. The structure, morphology and electrochemical performance were investigated by XRD, SEM and charge and discharge tests. The effects of synthesis temperature, time, lithium source and carbon source on electrochemical performances of LiFePO4/C were discussed. The results show that the product prepared at 650 ℃ for 6 h by carbothermic method with LiOH·H2O as lithium source and glucose as carbon source exhibits good electrochemical performance. Key words: lithium-ion battery; cathode material; carbothermic method; LiFePO4/C 三氯化铁蚀刻剂广泛应用于显像管的工业生产中。荫罩荫罩生产过程中，一般采用高浓度三氯化铁溶液蚀刻。因此，为保证蚀刻产品的质量，必须周期性地将含镍的三氯化铁蚀刻废液排出。蚀刻废液若不经处理，不仅会造成环境污染，还会造成极大的资源浪费[1] 具有橄榄石结构的磷酸铁锂理论比容量高达170 mAhg，稳定放电平台相对负极金属锂片为3.4 V，被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一[]。除此之外，LiFePO4脱锂后得到的FePO4具有与其相似的空间群和晶体结构，即使在400 ℃的高温下，它们的结构仍能保持不变，这种特性使得LiFePO4在充放电中具有优异的循环稳定性[]。但是较低的锂离子扩算系数和电子电导率使得纯相磷酸铁锂不能大电流放电，换句话说，直接合成的单相LiFePO4的晶格堆积密度和电导率都较低，这样会导致其具有较小的放电比容量[]，从而制约了其商品化。包覆[6-7]可以提高粒子间的导电性，还可以为磷酸铁锂提供电子隧道，补偿锂离子脱嵌过程中缺失的电荷数[]，在很大程度上可以改善LiFePO4正极材料的电化学性能。 本文采用比较成熟且易操作的碳热还原法[]，以模拟三氯化铁蚀刻废液为铁源来制备碳包覆的磷酸铁锂。 1 试验 FePO4·2H2O的制备 称取一定量的FeCl3?6H2O、FeCl2?4H2O、CuCl2?2H2O和NiCl2?6H2O溶于去离子水中，磁力搅拌使其完全溶解成黑色的溶液即得到了FeCl3蚀刻废液模拟液。加入足量铁粉搅拌过滤得到氯化亚铁溶液。将得到的FeCl2·4H2O溶液配成浓度为0.1 molL溶液，取400 m，加入适量活性剂十六烷基三甲基溴化铵/CTAB（C19H42BrN），搅拌加入过量的浓磷酸（85%）双氧水（30%，H2O2与Fe2+摩尔比为7）溶液变澄清后滴加一定