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LiFePO4作为锂离子电池正极材料具有较高的理论比容量(约170mAh/g)、稳定的放电平台、可靠的安全性以及原料资源丰富、价格低廉等特点而为广大研究者所关注,已成为最有前途的锂离子电池正极材料之一。具有良好电化学性能的橄榄石型LiFePO4正极材料主要来自人工合成,目前其合成方法众多,较常用的有高温固相反应、水热法、溶胶凝胶法、沉淀法、碳热还原法等。但无论采用哪种合成方法,对于材料的晶化、颗粒和形貌的控制都采用高温烧结来完成,所以烧结过程的工艺条件对材料性能的影响至关重要。 本文从实际应用出发,对烧结方式、烧结温度等条件对材料性能的影响进行了研究。对LiFePO4/C复合前驱体,分别采用静态氮气气氛、动态氮气气氛及静态真空三种烧结方式进行碳热还原合成LiFePO4/C复合正极材料。采用XRD、TEM、CV和充放电循环测试等方法表征和分析材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明,不同烧结方式对所得材料的结晶度、晶粒大小、碳含量、反应温度以及电化学性能均有显著影响。真空烧结得到的材料结晶度高,而动态气氛烧结对材料Li+扩散能力的提高和颗粒的减小具有更积极的影响。另外动态气氛烧结可以实现500℃低温烧结且材料表现出优异的电化学性能。0.5C循环首次放电比容量为163.4mAh/g,50次循环后容量保持率为99.02％。 采用不同碳源合成的LiFePO4/C材料的电化学性能表现出明显的差异性,而这种差异性主要是由材料中剩余碳的结构不同所引起的。以Fe2O3,Li2CO3,NH4H2PO4为原料,首次采用机械活化的天然石墨为还原剂和碳源,采用碳热还原法一步合成LiFePO4/(无定形碳+石墨(C+G))复合材料。使用不同的检测手段测试材料的理化性能和电化学性能。结果表明,机械活化的石墨具有无定形碳和石墨两种形态,无定形碳保证了将三价铁还原到二价,而石墨化碳则在提高材料导电性的同时使LiFePO4的容量性能和倍率性均得到显著提高。