磷酸鐵形貌調(diào)控及對(duì)LiFePO4/C正極材料電化學(xué)性能影響研究

許 昕 ，高 強(qiáng) ，李 昇 ，熊 凡 ，楊則恒 ，張衛(wèi)新

（1.銅陵納源材料科技有限公司，安徽銅陵244000；2.合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，安徽合肥230009）

鋰離子電池具有較高能量密度和良好的循環(huán)性能等特性，因此受到研究者的廣泛關(guān)注。目前，鋰離子電池已在便攜式電子產(chǎn)品、通訊工具、電動(dòng)汽車（EV）和混合電動(dòng)汽車（HEV）等行業(yè)中大量應(yīng)用[1-2]。

1997年，Padhi等[3]開創(chuàng)合成了磷酸鐵鋰，因其具有較高的理論容量（170 mAh g-1）、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全無毒、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，引起了廣大研究者的興趣，成為研究熱點(diǎn)[4-6]。然而，由于LiFePO4本身在充放電過程中表現(xiàn)出較低的電子傳導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率，導(dǎo)致了其倍率性能較差，從而阻礙了磷酸鐵鋰正極材料的大規(guī)模應(yīng)用。為此，研究者們通過控制顆粒的尺寸和形貌[7-8]、表面包覆[9-10]和金屬離子摻雜[11-12]等手段提高了LiFePO4的電化學(xué)性能。

磷酸鐵鋰的制備一般采用碳熱還原法[13]、溶膠-凝膠法[14]、水熱法[15]、溶劑熱法[16]等。因碳熱還原法具有合成工藝簡單、易操作、成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前，商業(yè)化磷酸鐵鋰的生產(chǎn)主要采用以磷酸鐵為原料通過碳熱還原法制備。在制備高性能磷酸鐵鋰正極材料的過程中，磷酸鐵的合成尤為關(guān)鍵。在傳統(tǒng)沉淀法合成磷酸鐵過程中，容易出現(xiàn)磷酸鐵顆粒團(tuán)聚過大使得最終制備的碳包覆的磷酸鐵鋰電化學(xué)性能較差的缺陷。為解決該問題，研究者采用表面活性劑來改善顆粒團(tuán)聚的問題，例如Wang M[17]、吳儀娜[18]分別報(bào)道在合成磷酸鐵的過程中引入表面活性劑，制備出片狀的磷酸鐵。……