水熱法合成鋰離子電池正極材料LiFePO4/C的研究

在，水熱法合成鋰離子電池正極材料LiFePO4/C的研究中的應(yīng)用

作者】 王鵬； 

【導(dǎo)師】 文利雄； 

【作者基本信息】 北京化工大學(xué)， 化學(xué)工程與技術(shù)， 2012， 碩士

【摘要】 LiFePO4/C復(fù)合材料具有安全性高、綠色環(huán)保、原材料來(lái)源廣泛、循環(huán)壽命高等特點(diǎn)。采用水熱法能使原料在分子級(jí)別上進(jìn)行混合并發(fā)生反應(yīng)，另外，相對(duì)于固相法而言水熱法只需要在相對(duì)較低的溫度下就能完成固相法需要在1000℃左右才能完成的反應(yīng)，這大大減低了能量的耗費(fèi)。本文采用水熱均勻沉淀法合成了純相的LiFePO4，并采用水熱法對(duì)制備得到的純相LiFePO4進(jìn)行了碳包覆，獲得了具有均勻可控碳覆層的LiFePO4/C，后對(duì)固相工藝中用到的一種原料FePO4提出了一種新的制備工藝，并制備出滿足工業(yè)要求的FePO4。主要工作如下:1、采用以尿素做均勻沉淀劑控制溶液的酸度值、以LiAc做鋰源、以FeSO4做鐵源、以NH4H2PO4做磷源的水熱方法，合成出不含雜相的LiFePO4目標(biāo)產(chǎn)物；研究了水熱反應(yīng)溫度、尿素用量、磷源用量、產(chǎn)量等對(duì)LiFePO4制備的影響。2、采用一步水熱覆碳法合成出LiFePO4/C。一步水熱覆碳法制備的LiFePO4/C復(fù)合材料中的碳并不是以碳層的形式存在于LiFePO4顆粒表面，應(yīng)該主要是與LiFePO4相互混合膠連在一起形成了顆粒，在這種顆粒表面有一定量的碳層存在。研究了葡萄糖用量、反應(yīng)溫度、尿素用量等因素對(duì)于LiFePO4/C制備的影響。3、采用兩步水熱覆碳法合成出LiFePO4/C。通過(guò)控制葡萄糖的用量、氨水用量以及反應(yīng)溫度，能有效控制碳覆層的厚度；葡萄糖的用量和反應(yīng)溫度對(duì)于碳覆層的厚度及總體碳含量呈正相關(guān)關(guān)系，氨水的加入量對(duì)碳覆層的厚度及總體碳含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。4、提出了一種更為廉價(jià)的制備FePO4的新工藝。以廉價(jià)的化工副產(chǎn)物FeSO4做鐵源，采用空氣做氧化劑將亞鐵氧化，制備得到了純凈的FePO4產(chǎn)物。系統(tǒng)研究了原料鐵磷比、反應(yīng)溫度、溶液的酸度值等因素對(duì)于制備FePO4的影響。