多孔LiFePO4锂电池正极材料制备及电化学性能研究

Preparation and its electrochemical characteristics research of multiporous lithium iron phosphate as a cathode material for lithium ion battery

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摘要聚苯乙烯微球(PST)作模板成功地制备出了三维(3D)多孔LiFePO4锂电池正极材料,并与传统固相法制备的LiFePO4比较,分析形貌、性能差异.结果显示,固相法合成的LiFePO4近似呈球形,颗粒大小不均,平均粒径约80～220 nm.而模板法合成产物具有3D多孔结构,孔径较为均匀.BET测试显示,3D多孔LiFePO4比表面积较大,为11.239 8 m2/g,单孔体积为0.034 cm3/g,而固相法合成产物比表面积为2.003 2 m2/g,单孔体积为0.006 cm3/g.因此,3D多孔LiFePO4为锂电池中锂离子嵌入和脱出提供便利通道.电化学性能显示,两种方法在3.3～3.5 V电压区间有一个较好充电和放电平台,固相法最大充放电比容量为60～70 mAh·g-1,而模板法合成的多孔材料其稳定性较好,充放电比容量基本稳定在170 mAh·g-1左右.电化学阻抗谱(EIS)分析,多孔的LiFePO4材料其欧姆接触电阻(R1)、电化学反应的电荷转移电阻(R2)和半无限边界条件下的扩散阻抗(W1)较之固相法合成LiFePO4材料均小,3D多孔结构有利于减少因阻抗引起的电池容量的损耗,增强电池的稳定性,提高可逆比容量.