采用液相水熱法制備技術(shù),以鈦白渣、碳酸鋰、磷酸二氫鈉為原料,抗壞血酸為添加劑,在密閉高壓反應(yīng)釜中合成得到了鎂摻雜磷酸鐵鋰復(fù)合材料。研究了鈦白渣一步制備磷酸鐵鋰材料過(guò)程中,雜質(zhì)元素的摻入情況及其對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能等的影響。電感耦合等離子體光譜儀(ICP)和電鏡能譜儀(EDS)分析結(jié)果表明,在合成過(guò)程中鎂成功摻入到復(fù)合材料中,制備得到復(fù)合材料LiMP04(M代表Fe與Mg);X射線衍射儀(XRD)分析結(jié)果表明微量鎂的摻入并未對(duì)材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響;掃描電鏡(SEM)結(jié)果顯示鈦白渣制備的復(fù)合磷酸鐵鋰材料形貌為菱形多面體;電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明合成的復(fù)合材料的首次充放電性能、循環(huán)性能和高倍率性能有較大提升,均顯著優(yōu)于高純硫酸亞鐵制備的磷酸鐵鋰材料性能。 

【文章來(lái)源】：電源技術(shù). 2020年04期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２?樣品ＳＥＭ圖譜??從圖中可以看出，樣品Ａ和Ｃ的微觀形貌有較大差別

磷酸鐵鋰材料的過(guò)??程中，只有Ｍｇ元素會(huì)摻雜到復(fù)合材料產(chǎn)品中，其他雜質(zhì)元素??對(duì)產(chǎn)品純度影響較校樣品ＥＤＳ分析結(jié)果與ＩＣＰ測(cè)試結(jié)果基??本一致，進(jìn)一步證明了此推論。通過(guò)分析數(shù)據(jù)計(jì)算擬合得到此??材料化學(xué)分子式可表述為ＬｉＭＰ０４，Ｍ代表Ｆｅ、Ｍｇ，樣品Ａ中??Ｆｅ、Ｍｇ摩爾比為０．９６１?：?０．０３９，．?＿樣品Ｂ中Ｆｅ、Ｍｇ摩爾比為??０．９６５?：?０．０３５?０??２．２結(jié)構(gòu)分析??為了研究摻人的Ｍｇ元素是否會(huì)對(duì)材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，對(duì)??樣品Ａ和樣品Ｂ做ＸＲＤ分析，結(jié)果見圖１所示。??從圖１可知，樣品Ａ、樣品Ｂ和樣品Ｃ的ＸＲＤ譜圖基本??一致，三者均為斜方晶系磷酸鐵鋰，空間群為Ｐｎｍａ，主要特征??峰均與磷酸鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)譜圖（ＪＣＰＤＳ卡０１－０８１－１１７３）—致，說(shuō)明??微量摻人的鎂離子沒(méi)有影響到復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)。這與李超等？??利用固相碳熱還原法摻鎂制備復(fù)合憐酸鐵鋰材料得到的研究??結(jié)論一致，說(shuō)明鈦白揸液相水熱法一步制備復(fù)合磷酸鐵鋰材??料具有同固相碳熱還原法類似的摻雜效果。ＸＲＤ圖譜中還觀??察到樣品衍射峰尖銳，說(shuō)明樣品結(jié)晶度高，未觀察到雜質(zhì)衍射??峰，說(shuō)明樣品純度高。??根據(jù)ＸＲＤ數(shù)據(jù)計(jì)算得到的樣品晶胞參數(shù)及晶胞體積見表??３所示。與高純硫酸亞鐵制備的樣品Ｃ相比，樣品Ａ與樣品Ｂ??的晶胞參數(shù)均呈現(xiàn)一定程度的降低，導(dǎo)致晶胞體積略有減小，??這是由于摻入的Ｍｇ２—半徑為０．０６６?ｎｍ，而Ｆｆ的半徑為０．０７４??ｎｍ，隨著摻人的Ｍｇ２—占據(jù)Ｆｅ＞位的增多，晶胞參數(shù)ａ、ｂ、ｃ軸數(shù)??值逐漸減小，理論上將會(huì)造成晶胞體積有一定的收縮此推??論與實(shí)際檢測(cè)到的數(shù)據(jù)相符，表明鎂進(jìn)人了復(fù)合材料晶格中。??表３?

（上接第４８４頁(yè)）??（ａ）三種樣品在０．１?Ｃ倍率下的首次充放電性能曲線??２００??０??????０?１０?２０?３０?４０?５０??循環(huán)次數(shù)??（ｂ）三種樣品在室溫不同倍率下的循環(huán)性能曲線??圖３?樣品電化學(xué)性能??于：首先Ｍｆ摻雜取代材料中部分Ｆｅ２＋位，增加了?ＬｉＦｅＰ０４＃??料的代位缺陷，有利于提高材料的電導(dǎo)率和鋰離子脫嵌速度；??其次Ｍ＃的半徑（０．０６６?ｎｍ）小于Ｆｅ＞的半徑（０．０７４?ｎｍ），摻雜??Ｍｇ后晶胞體積略微降低（見表３數(shù)據(jù)），使得材料晶格中的空??隙增加，從而為電子及離子的運(yùn)動(dòng)提供更多的通道，使材料的??電導(dǎo)率提高。這兩方面因素均有利于提升樣品電化學(xué)性能。??３結(jié)論??以鈦白渣、碳酸鋰、磷酸二氫鈉為原料，抗壞血酸為添加??劑，在密閉高壓反應(yīng)釜中，采用液相水熱法一步制備復(fù)合磷酸??鐵鋰材料。研究結(jié)果表明以鈦白渣為原料，采用水熱法一??步制備復(fù)合磷酸鐵鋰材料的過(guò)程中會(huì)摻人一定量鎂，而鈦白??渣含有的其他微量雜質(zhì)金屬離子沒(méi)有摻人到產(chǎn)品中；（２）微量??鎂元素的摻人對(duì)合成的材料結(jié)構(gòu)沒(méi)有產(chǎn)生影響，與未摻雜Ｍｇ??離子制備的磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)一致，但形貌由長(zhǎng)顆粒型變成??了菱形多面體，說(shuō)明Ｍｇ離子的摻入改變了產(chǎn)品形貌；（３）電化??學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明合成的摻鎂復(fù)合材料的首次充放電性??能、循環(huán)性能和高倍率性能有較大提升，均顯著優(yōu)于高純硫酸??亞鐵制備的磷酸鐵鋰材料性能。??參考文獻(xiàn)：??［１］宋敬敬，嚴(yán)回，趙可．由鈦白副產(chǎn)粗ＦｅＳ０４制備高純硫酸亞鐵的工??藝研究［Ｊ］■應(yīng)用化工，２０１５，４４（６）：１０９８－１１００．??［２］吳健春，路瑞芳．鈦白副產(chǎn)廢酸和

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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