【摘 要】
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清洁能源是能够提供可持续发展的长久选择,锂离子电池中具有橄榄石结构的LiFePO4 以其价格低廉、环境友好、理论容量高、热稳定性好、安全等诸多优点成为了最有发展前景的正极材料之一[1].对于解决LiFePO4 电子电导率和离子扩散率较低,目前有效的改善方法为：缩小LiFePO4 颗粒的粒径尺寸、对LiFePO4 颗粒内部进行晶相掺杂以及对LiFePO4 颗粒表面碳层进行改性[2].本文以水热法制备
【机 构】
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天津大学化工学院,天津 300072
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清洁能源是能够提供可持续发展的长久选择,锂离子电池中具有橄榄石结构的LiFePO4 以其价格低廉、环境友好、理论容量高、热稳定性好、安全等诸多优点成为了最有发展前景的正极材料之一[1].对于解决LiFePO4 电子电导率和离子扩散率较低,目前有效的改善方法为：缩小LiFePO4 颗粒的粒径尺寸、对LiFePO4 颗粒内部进行晶相掺杂以及对LiFePO4 颗粒表面碳层进行改性[2].本文以水热法制备了LiFePO4/C,分别采用三苯基磷作磷源,三聚氰胺作氮源、硼酸为硼源对磷酸铁锂的表面碳层进行了掺杂改性,并研究其LiFePO4/C 材料电化学性能的影响.研究结果表明,(图1),在各个倍率下,磷改性后的样品的放电比容量均高于未改性样品,其中在600 ℃下煅烧的样品LFP/C-P600的电性能表现最为突出.在0.1 C 倍率下,样品LFP/C、LFP/C-P300、LFP/C-P500、LFP/C-P600 和LFP/C-P700的放电比容量分别为152.8 mAh.g-1、158.4 mAh.g-1、164.1 mAh.g-1、165.5 mAh.g-1 和164.2 mAh.g-1,其中磷改性后样品LFP/C-P600 的放电比容量高于未改性样品LFP/C 的放电比容量约13 mAh.g-1；在20 C 的高倍率下,以最优条件制备的磷改性、氮硼共改性的新型LiFePO4/C 材料的放电比容量分别为124.0 mAh.g-1,121.6 mAh.g-1.样品LFP/C、LFP/C-P300、LFP/C-P500、LFP/C-P600 和LFP/C-P700 的放电比容量分别为105.4 mAh.g-1、120.9 mAh.g-1、120.9 mAh.g-1、124.0 mAh.g-1 和118.0 mAh.g-1,其中磷改性后样品LFP/C-P600的放电比容量高于未改性样品LFP/C 的放电比容量约19 mAh.g-1.由此可见,随着倍率的升高,磷改性后样品的优势愈发明显：倍率越高,其放电比容量提升的就越多.这说明了,磷改性后的样品极化现象减少,从而使电化学循环性能有所提高.氮硼共掺杂对倍率的提升效果要比单一的氮掺杂、硼掺杂提升量的总和还要高,证明了氮和硼共掺杂的碳层中,氮元素和硼元素具有一定的协同效应.
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