可以看出,样品以小电流恒流充放电时,充电电压平台在3.45~3.50 V 之间,放电电压平台在3.4 V 左右,并且充放电电压变化非常平缓。样品A(纯LiFePO4) 的首次放电比容量为128.4 mAh/ g ,样品B 和C的首次放电比容量分别为148.3 mAh/ g、156.5 mAh/g,说明添加碳所形成的LiFePO4/ C复合材料的放电比容量得到明显的提高。
为了考察样品在室温(25~28 ℃) 下的充放电循环可逆性能,对实验电池进行了多次充放电循环测试,所得结果如图4 所示。各个样品的充放电循环可逆性都很好。以1 C进行充放电时,尽管3 种材料的放电比容量均有不同程度的下降,但LiFe2PO4/ C复合材料的大电流充、放电性能明显优于纯的LiFePO4;其中样品C 的大电流充放电性能和循环可逆性都最佳,以1 C 倍率循环充放电10 次,平均放电比容量不小于145 mAh/ g ,而且容降率很小。
图4 样品的放电比容量与循环次数的关系
2.5 样品的高温电性能
为了考察样品的高温电性能,以所制得的样品作正极活性物质组装成实验电池,在60 ℃下以1 C 的倍率进行充放电循环测试,所得放电比容量与循环次数的关系见图5 。
图5 样品在60 ℃下的循环性能
将图5 与图4 比较,可以发现,在充放电倍率(1 C) 相同的情况下,温度升高,样品的放电比容量均有所增加,而其容降率也有所增大。在室温下,样品A、B、C 的首次放电比容量分别为86.7 mAh/ g、125.5 mAh/ g 和147.8 mAh/ g;而60℃时,三者的首次放电比容量分别增加到106.1 mAh/ g、145.3 mAh/ g 和149.7 mAh/ g。这是因为温度升高,Li + 的扩散速度加快,有利于Li + 在充放电过程中的嵌脱。温度升高,电解液的氧化、分解以及与锂反应的可能性增大,样品比容量的衰减比在室温下加快。
3 结论
a.采用高温固相反应合成的LiFePO4 和LiFePO4/ C 锂离子电池正极材料均为单一的橄榄石型晶体结构,添加碳对它们的晶体结构没有影响。
b.添加碳后所得LiFePO4/ C 复合材料的晶粒形貌较规则、粒径较细小且分布较均匀,电性能有明显的提高。
c.以葡萄糖作为碳添加剂所得的LiFePO4/ C 复合材料,碳均匀地分布在晶粒之间或包覆在晶粒的表面,晶粒细小且分布均匀,电性能最佳。该材料以C/ 10 和1 C 的倍率充放电,首次放电比容量分别为156.5 mAh/ g、147.8 mAh/ g ,并具有很好的循环可逆性能和高温电性能。
参考文献:
[1] Yamada A ,Chung S C ,Hinokuma K. Optimized LiFePO4 for lithium battery cathodes [J] . J Electrochem Soc , 2001 , 148 ( 3 ) : A 224 - A 229.
[2] Huang H ,Yin S C ,Naz L F. Approaching theoretical capacity of LiFe2 PO4 at room temperature at high rates[J] . Electrochemical and Solid2 State Letters ,2001 ,4 (10) :A170 - A172.
[3] Prosini P P ,Zane D ,Pasquali M. Improved electrochemical performance of a LiFePO4 2based composite cathode [J] . Electrochimica Acta , 2001 , 46 (23) :3 517 - 3 523.
[4] Croce F ,D′Epifanio A ,Hassoun J , et al . A novel concept for the syn2 thesis of an improved LiFePO4 lithium battery cathode [J] . Electro2 chemical and Solid2State Letters ,2002 ,5 (3) :A47 - A50.
[5] Li G,Azuma H ,Tohda M. Optimized LiMn yFe1 - yPO4 as the cathode for lithium batteries[J] . J Electrochem Soc ,2002 ,149 (6) :A 743 - A 747.
[6] Padlhi A K,Nanjundaswamy K S , Goodenough J B. Phospho2olivines as positive2electrode materials for rechargeable lithium batteries[J] . J Electrochem Soc ,1997 ,144 (4) :1 188 - 1 194.(end)