杂原子掺杂碳层对LiFePO₄/C电化学性能影响

【作者】 聂宁； 王姣； 刘媛媛； 张金利； 李韡；

【机构】 天津大学化工学院；

【摘要】 清洁能源是是能够提供可持持续发展的长久久选择,锂离子子电池中具有橄橄榄石结构的L Li Fe PO4以其价价格低廉、环境友好、理理论容量高、热热稳定性好、安安全等诸多优点点成为了最有发发展前景的正极极材料之一[1]。对于解决决Li Fe PO4电子子电导率和离子子扩散率较低,目前有效的改改善方法为:缩缩小Li Fe PO4颗颗粒的粒径尺寸寸、对Li Fe P O4颗粒内部进进行晶相掺杂以以及对Li Fe PO4颗粒表面碳层层进行改性[2]。本文以水热法法制备了Li Fe P O4/C,分别采采用三苯基磷作作磷源,三聚氰氰胺作氮源、硼硼酸为硼源对磷磷酸铁锂的表面碳层进行行了掺杂改性,并研究其Li Fe PO4/C材料电电化学性能的影影响。研究结果果表明,(图1),在各个个倍率下,磷改改性后的样品的的放电比容量均均高于未改性样样品,其中在6600℃下煅烧的的样品LFP/C-P600的电电性能表现最为突出。在0.1 CC倍率下,样品LFP/C、LFP/CC-P300、LFP/C--P500、LFP/C-P P600和LFP/C-P700的放放电比容量分别别为152.8 mA h·g-1、158.4 mA h·g-1、164.1 mm A h·g-1、165.55mA h·g-1和1664.2 mA h·g-1,其中磷改改性后样品LFP P/C-P600的放电电比容量高于未未改性样品LFF P/C的放电比容容量约13 m Ah·g-1;在20 CC的高倍率率下,以最优条件件制备的磷改性性、氮硼共改性性的新型Li Fe PO4/C材料的放放电比容量分别别为124.0 m Ah·g-1,121.66 mA h·g-1。样样品LFP/C、LFF P/C-P300、LF FP/C-P500、L FP/C-P600和LFP/C-P700的的放电比容量分分别为105.44 mA h·g-1、120.9 mA h·g-1、1200.9 mA h·g-1、1224.0 mA h·g-1和118.0 mA h·g-1,其中磷改性性后样品LFP/C-P600的放放电比容量高于于未改性样品LFF P/C的放电比比容量约19 mA h·g-1。由此可可见,随着倍率率的升高,磷改改性后样品的优势愈发明显:倍率越高,其放电比容量量提升的就越多多。这说明了,磷改性后的样样品极化现象减减少,从而而使电化学循环环性能有所提高高。氮硼共掺杂杂对倍率的提升升效果要比单一一的氮掺杂、硼硼掺杂提升量的的总和还要要高,证明了氮氮和硼共掺杂的的碳层中,氮元元素和硼元素具具有一定的协同同效应。更多还原