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由于LiFePO4的本征电导率和离子扩散系数较低，该材料在低温下的性能一般都比较差，因此需针对这两个问题进行改进。Xie等制备核壳结构的LiFeO4/PAS，电导率达10S/cm，在-20度下1C倍率放电容量超过80mAh/g，60度1C放电容量达145mAh/g。Rui等研究发现LiFePO4/C在2.5-4.3V、-20度下以o.3C放电容量为45.4mAh/g;而Li3V2(PO4)3/C在3.0-4.3V、-20度下以0.3C放电容量为 108.1mAh/g，明显优于LiFePO4/C。
1.5 开题报告的目的、意义
了解磷酸铁锂的材料合成、表征与测试、放电容量、放电电压、结构分析、形貌分析、循环性能、循环伏安、热稳定性、样品理化性能的影响、电化学测试、合成工艺条件的优化选择、安全性能。
自1990年索尼公司将钴酸锂电池商业化[25]以来,锂离子电池发展迅猛, 已成为二次电池市场的主力军。 随着锂离子电池的出现，廉价铁系正极材料就一直是人们期望替代LiCoO2的备选材料。1997年，Goodenough[26]等首次报道了具有橄榄石型结构的磷酸铁锂能作为锂离子电池正极材料，由于其具有对环境友好、原材料来源丰富、循环性能好、它具有可逆比容量高(170 mAh•g-1)、充放电电压适中(3.4V)、无毒廉价及结构稳定等优点,迅速成为了锂离子电池正极材料的研究热点。橄榄石结构的磷酸铁锂工作电压稳、平台特性优良、容量较高、结构稳定、高温性能和循环性能好、安全无毒以及成本低廉, 已成为国内外的研究热点[27]。然而由于其导电性差, 在充放电时实际比容量比较低, 从而大大限制了磷酸铁锂的大规模的应用。
针对磷酸铁锂的研究主要集中在选择合适的制备方法以得到粒径较小、分布均匀的颗粒或是引入导电性能好的物质, 或掺杂金属离子, 提高材料的导电性[28]。
通过看不同的工作温度对磷酸铁锂在各个方面的影响和改善方式，提高磷酸铁锂在各个方面的应用。
1.6 不同温度对锂离子电池可能的影响
1.6.1 材料合成（循环伏安法等）
实验采用循环伏安法，以FeSO4、NH4H2PO4、LiOH为原料按照1:1:3的比例制备单相磷酸铁锂。
1.6.2 材料表征与测试（循环伏安和TG-DTA分析）
为了考察不同温度对样品材料表征与测试的影响, 对合成的样品磷酸铁锂进行了分析。
采用循环伏安等电化学表征手段，在水相电解液下测试磷酸铁锂的充放电等电化学性能。
TG-DTA 分析在SDT-Q600 V7.0 Build95 热分析仪上进行, 实验时使用N2 气氛, 温度范围为20-800 ℃, 升温速率5 ℃•min- 1. 红外光谱用Avatar 360FTIR红外光谱仪(Thermo Nicolet)测定, 扫描范围4000- 400 cm- 1. 采用Rigaku D/max2550VB+18 kW转靶X射线衍射仪(Cu K!1)对样品进行物相分析, 管电压为40 kV, 管电流300 mA, 扫描范围10°- 70°,扫描速率为4.0 (°)•min- 1. 样品中碳含量采用红外碳硫仪CS800 测定。
不同水热温度制备磷酸铁锂的表征。
1.6.3 放电电压
为了考察不同温度对样品电池放电电压的影响, 对合成的样品磷酸铁锂进行了分析。
针对不同的温度，对放电电压进行测量，了解到随着温度的增加，放电均压是如何变化的。
1.6.4 结构分析
为了考察不同温度对样品晶体结构的影响, 对合成的样品磷酸铁锂进行了分析。
通过650度、700度、750度等不同的温度下，来观察晶体的成长程度、样品的结晶性能如何、以及在哪个温度下形成橄榄石型结构。
1.6.5 形貌分析
为了考察不同温度对样品形貌分析的影响, 对合成的样品磷酸铁锂进行了分析。
一样通过650度、700度、750度等不同的温度下，来观察晶体的粒子大小均匀程度、形状、表面光滑程度、粒子之间是否存在间隙来看是否有利于电解质的渗透。以及在高温下粒子是否存在容易成为团聚体和产生不可逆容量损失等情况。