112以FePO·2HO为原料制备LiFePOC复合材料及其性能研究

以 FePO4· 2H2O为原料制备 LiFePO 4/C复合材料及其性能研究王秋明，王殿龙 *，王崇（ 哈尔滨工业大学化工学院，黑龙江，哈尔滨， 150001, E-mail: dlwang@hit.edu.cn ）锂离子电池的正极材料是制约锂离子二次电池发展的关键因素， 1997年 Goodenough等首次将橄榄石结构的 LiFePO 4引入锂离子正极材料的研究中 [1] ，由于其具有价格低廉，热稳定性好，充放电过程中结构稳定，环境友好等优点，一经提出就得到广泛关注 [2] 。但是以往大部分研究都是以价格较 昂 贵的二价铁化合物 ( 草酸亚铁、醋酸亚铁 ) 为原料制备 LiFePO 4[3] ，本文报道了以廉价的FePO4· 2H2O为原料，以蔗糖为还原剂和碳源合成 LiFePO 4/C复合材料的方法。合成的 LiFePO 4/C复合材料具有比较好的电化学性能。实验采用高温固相法，它是目前最广泛采用的材料制备方法，也是最适合大规模商业化生产的方法 [4] 。图 1为合成 LiFePO 4/C的流程图。将 FePO4· 2H2O、 三种不同的锂源、 蔗糖分别按摩尔比混合， 加入适量蔗糖和丙酮在行星式球磨机中球磨 8 小时混匀将混合物置于管式炉中，在 350℃ 下预处理 4h，氩气保护，取出样品研磨将预处理过的药品在管式炉中 650℃ 下烧结 18h，氩气保护，取出研磨，过筛（ 400 目）图 1 合成 LiFePO 4/C流程图Fig. 1 The flow chart of the synthesis for LiFePO 4/C 图 2 为不同锂源合成样品的第二次充放电曲线，放电倍率为 0.2C。0 20 40 60 80 100 120 1402.22.42.62.83.03.23.43.63.84.04.24.4Voltage/V(vs.Li+/Li)Specific capacity/ mA ·g-1Li2CO3LiNO3LiOH图 2 不同锂源合成样品的第二次充放电曲线Fig. 2 The second charge/discharge curves of LiFePO 4/C prepared with different Li source 1不同锂源合成样品的充放电循环性能见图 3，放电倍率为 0.2C。0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22020406080100120140Specificcapacity/mA·g-1Cycle NumberLiOHLiNO 3Li2CO3图 3 不同锂源制备 LiFePO 4/C样品的充放电循环性能图Fig. 3 Cycling performance of LiFePO 4/C prepared with different Li source 从图 2 和图 3 可以看出， 以 LiOH·H 2O为锂源合成的样品放电比容量最高， 达到了 125 mh·g -1左右，远远超过了以另外两种锂源合成样品的放电比容量（大约 90 mh·g -1），并且样品的充放电平台十分平坦。同时该样品的循环性能也最优， 20 次循环容量保持率为 100% 左右。很明显在所选用的三种锂源中， LiOH·H 2O是最理想的。参考文献：[1] K. Padhi, K. S. Nanjundaswamy and J. B. Goodenough. Phospho-olivines as Positive-electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries. J. Electrochem. Soc. 1997, 144: 1188~1194 [2] 钟参云 , 曲涛 , 田彦文 .锂离子电池正极材料 LiFePO 4的研究进展 .稀有金属与硬质合金 ,2005,33(2):38~42[3] 郭炳 焜 等编著 . 锂离子电池，中南大学出版社， 2002， P55.[4] 王冠 , 苏刚 , 严曼明等 .以 Fe203为原料制备 LiFePO 4/C 复合材料及其性能研究 .高等学校化学学报 ,2007,28(1):136~139Preparation and Properties of LiFePO 4/C Composite Materials with FePO 4· 2H2O as Starting Reactant Qiuming Wang, Dianlong Wang, Chong Wang (College of Chem. Engin, Harbin institute of technology , Harbin, Heilongjiang, 150001, E-mail: dlwang@hit.edu.cn ) 2