《介孔磷酸鐵鋰的可控制備和性能研究》是依託深圳大學，由孫靈娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：介孔磷酸鐵鋰的可控制備和性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫靈娜
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷酸鐵鋰是極有潛力的鋰離子蓄電池特別是動力鋰離子蓄電池的正極材料，然而磷酸鐵鋰的電導率低是制約其實際套用的關鍵問題。介孔磷酸鐵鋰具有比表面積大的特點，有利於電解液與其表面的充分接觸，縮短Li+擴散路徑，提高其電導率，是解決磷酸鐵鋰實際套用的一條新途徑。本項目將採用以介孔矽模板、聚合物膠體顆粒、碳球為硬模板和以表面活性劑、嵌段共聚物為軟模板的方法，調控LiFePO4及其複合物的介孔結構，研究LiFePO4分子與模板或溶劑等分子間或界面作用行為，探索介孔結構與電化學性能間的關聯性規律，開闢可控制備鋰電池正極材料介孔結構的普適性新途徑，為獲得高性能鋰電池正極材料及其在動力電池領域中的套用提供科學依據和技術支撐。
結題摘要
採用溶膠凝膠法合成了LiFePO4/C多孔材料，孔徑尺寸處於介孔與大孔範圍，具有較好的電化學性能，並且討論了不同Fe、Li、P配比、不同濃度、不同攪拌時間、不同燒結溫度、不同燒結時間、不同升溫速率對材料結構、孔徑、孔分布和性能的影響，從而不斷最佳化反應條件，提高放電比容量和循環性能，得到最佳的製備條件，並對反應機理進行了探討。LiFePO4/C材料中的孔結構提供了鋰離子的通道。在此基礎上，進一步進行了F摻雜，從而提高磷酸鐵鋰的電化學性能。採用新型的結合高溫煅燒的溶劑熱法製備三維多孔納米結構的LiFePO4微球正極材料，並以葡萄糖為碳源對其進行碳包覆，討論了煅燒溫度對材料結構形貌和充放電性能的影響。採用碳納米球為硬模板製備多孔LiFePO4/C，但電化學性能並不理想。採用同樣原料方法而不添加碳納米球硬模板，依然製備了多孔LiFePO4，但該材料的放電比容量較高，達到129mAh/g。碳納米球作為硬模板並未起到提高磷酸鐵鋰電化學性能的效果。以磷酸鐵、氫氧化鋰、葡糖糖為原料採用固相法製備磷酸鐵鋰，研究發現燒結溫度改為800℃，葡萄糖的質量比為20%時，放電比容量可以達到150mAh/g，並且循環性能良好。該方法簡便易行，可用於規模化製備磷酸鐵鋰，並且討論了葡萄糖與磷酸鐵的質量比、燒結溫度、燒結時間、Fe與Li摩爾比對產物結構和性能的影響。利用簡單的溶劑熱法製備了Mg/Al層狀雙氫氧化物的三維微納結構材料,通過控制反應條件分別得到了六方納米片、玫瑰花狀的微納結構、菊花狀的微納結構和球形微納結構。這些微納結構是在溶劑熱條件下通過納米片自組裝形成的。以碳球為模板製備了α-Fe2O3的納米結構材料，如中空納米球、多孔納米球、類似於棗狀的納米結構。利用微乳法製備了Co3O4的納米結構材料，考察了反應條件對產物形貌的影響，並且提出了不同形貌納米結構可能的形成機理。
