文章以微米級氧化鐵為原料,通過前驅(qū)體預(yù)處理合成LiFePO4/C正極材料,采用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）及透射電子顯微鏡（TEM）等手段對合成的磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行表征,考察了不同球磨時間對漿料粒徑的影響,分析了前驅(qū)體預(yù)處理對合成產(chǎn)物性能提升的原因。結(jié)果表明,以微米氧化鐵為原料,經(jīng)過預(yù)處理后制備得到的LiFePO4/C正極材料的電化學(xué)性能具有明顯改善,0.2C和1C條件下,放電容量較之前驅(qū)體未處理樣品分別提高了22.5%和27.3%,合成樣品性能改善的主要原因在于前驅(qū)體預(yù)處理降低了二次團(tuán)聚體粒徑。 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014,37(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖１前驅(qū)體干燥料和二次噴霧干燥料的ＴＧ－ＤＴＡ

完善，因此不產(chǎn)生吸熱峰；而直接對原料混合前驅(qū)體干燥料進(jìn)行熱重分析，結(jié)果顯示在２００℃和７３０℃左右出現(xiàn)２個強(qiáng)吸熱峰，分別對應(yīng)著原料及添加蔗糖的分解溫度和磷酸鐵鋰相生成溫度，該磷酸鐵鋰晶相生成溫度實際上從６５０℃以后就開始了，這也驗證了ＬＦＰ２工藝路線中６７０℃下保溫７ｈ能形成磷酸鐵鋰相的事實。圖１前驅(qū)體干燥料和二次噴霧干燥料的ＴＧ－ＤＴＡ２．３樣品ＸＲＤ分析選擇樣品ＬＦＰ１、ＬＦＰ２和市售產(chǎn)品ＬＦＰ３進(jìn)行ＸＲＤ分析，結(jié)果如圖２所示。圖２樣品的ＸＲＤ對比由圖２可看出，３種樣品均出現(xiàn)相同的磷酸鐵鋰特征峰，與ＪＣＰＤＳ（８３－２０９２）的特征峰相吻合，在４０．２°處均未出現(xiàn)Ｆｅ２Ｐ雜相峰，這與氧化鐵工藝采用較低的燒結(jié)溫度有關(guān)（燒結(jié)溫度一般不會超過７８０℃）。但ＬＦＰ２樣品的主要衍射峰要強(qiáng)于ＬＦＰ１樣品，表明ＬＦＰ２樣品的晶型生長得更完整，這可能與相同燒結(jié)溫度下燒結(jié)樣品的粒度不同有關(guān)，小粒徑樣品燒結(jié)得更透徹，更利于晶型生長。２．４樣品的ＳＥＭ分析針對ＬＦＰ１和ＬＦＰ２的燒結(jié)樣品進(jìn)行微觀形貌對比，如圖３所示。由圖３可看出，ＬＦＰ１燒結(jié)樣品的粒徑基本上在２μｍ以上，粒徑明顯比ＬＦＰ２大，原因是經(jīng)過預(yù)燒后的前驅(qū)體的硬度要明顯比原料硬度小，所以在對ＬＦＰ２的前驅(qū)體進(jìn)行研磨時，預(yù)燒料粒度降低明顯，再加之添加的蔗糖在碳化分解后能有效阻止燒結(jié)過程中的粒子二次團(tuán)聚，最終導(dǎo)致ＬＦＰ２燒結(jié)樣品的粒徑為０．５～１．０μｍ，且分布較均勻。圖３ＬＦＰ１和ＬＦＰ２燒結(jié)樣品

品燒結(jié)得更透徹，更利于晶型生長。２．４樣品的ＳＥＭ分析針對ＬＦＰ１和ＬＦＰ２的燒結(jié)樣品進(jìn)行微觀形貌對比，如圖３所示。由圖３可看出，ＬＦＰ１燒結(jié)樣品的粒徑基本上在２μｍ以上，粒徑明顯比ＬＦＰ２大，原因是經(jīng)過預(yù)燒后的前驅(qū)體的硬度要明顯比原料硬度小，所以在對ＬＦＰ２的前驅(qū)體進(jìn)行研磨時，預(yù)燒料粒度降低明顯，再加之添加的蔗糖在碳化分解后能有效阻止燒結(jié)過程中的粒子二次團(tuán)聚，最終導(dǎo)致ＬＦＰ２燒結(jié)樣品的粒徑為０．５～１．０μｍ，且分布較均勻。圖３ＬＦＰ１和ＬＦＰ２燒結(jié)樣品的ＳＥＭ照片２．５樣品成分分析為了對比分析實驗合成樣品與國內(nèi)成熟氧化鐵工藝路線產(chǎn)品的區(qū)別，分別�。蹋疲校埠铣蓸悠泛停蹋疲校�、ＬＦＰ４國內(nèi)兩家該工藝路線的磷酸鐵鋰產(chǎn)品進(jìn)行ＥＤＳ測試分析，各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表２所列。從表２可以看出，ＬＦＰ２中Ｍｇ和Ａｌ元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為０．７０％和０．６９％，而ＬＦＰ３中兩元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低。對于ＬＦＰ２來說，Ｍｇ元素是合成過程中添加的摻雜元素，而Ａｌ元素則是微米氧化鐵原料中本身含有的，該元素的存在并沒有影響最終產(chǎn)品的電化學(xué)性能，相反可能對合成最終產(chǎn)物起到摻雜的效果，提高樣品的電化學(xué)性能；ＬＦＰ３中含有的Ｍｇ、Ａｌ元素是否是摻雜元素亦或是原料中帶入的，本文不得而知；ＬＦＰ４中并沒有金屬雜質(zhì)元素，說明該產(chǎn)品沒有采用元素?fù)诫s進(jìn)行改性。１３０２合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）第３７卷

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3600957