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3.1 XRD图像分析 11
3.2 扫描电镜分析 12
3.3 循环伏安特性曲线 14
3.3.1 样品H1.0电化学性能分析 14
3.3.2 样品H1.5电化学性能分析 15
3.3.3 样品H2.0电化学性能分析 17
3.3.4 样品H2.5电化学性能分析 18
3.3.5 各搅拌时长样品同扫描速率比较 20
3.3.6 样品H1.5-Suc电化学性能分析 21
3.3.7 样品H1.5-CA电化学性能分析 23
3.3.8 不同碳源的样品同扫描速率比较 24
4 实验结论与展望 27
4.1 结论 27
4.2 展望 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 引言
近年来，锂离子电池在各种电子产品中应用得越来越广泛，而正极材料作为锂离子电池的一个重要组成部分，对其性能有着重要的影响。橄榄石结构的磷酸盐化合物LiFePO4，其理论质量比容量为170 mA•h/g , 工作电压3.4V左右，理论振实密度3.6 g/cm3，与传统的正极材料相比，它具有价格低廉、环境友好、热稳定性高、化学相容性好、循环稳定性突出等优点，被认为是最有潜力的锂离子动力电池的正极材料之一。[1,2]然而，内在的低电子电导率和离子电导率是LiFePO4材料的两个主要障碍，使值得注意的能力损失在高速放电，导致它不适合大功率电池的应用程序，因而限制了LiFePO4的应用。
当Li+在LiFePO4中嵌入脱出时，LiFePO4的晶格会相应地产生膨胀和收缩，但其晶格中八面体之间的PO4四面体使体积变化受到限制，导致Li+的扩散速率很低。因此，LiFePO4的粒子半径的大小对电极容量就有很大的影响。粒子半径越大，Li+粒子的固相扩散路程越长，Li+的嵌入脱出就越困难，LiFePO4容量的发挥就愈受到限制。而且Li+在LiFePO4中的嵌脱过程是一个两相反应，LiFePO4相和FePO4相共存，因此Li+的扩散要经过两相的界面，这更增加了扩散的困难。有效调控LiFePO4的粒子尺寸是改善LiFePO4中锂离子的扩散能力的关键。
电池性能取决于电极材料的电化学反应动力学过程，这个动力学过程又受到电化学反应方程式、反应表面积以及载流子的扩散速率影响。由于LiFePO4电化学反应方程式确定，反应表面积和载流子的扩散速率的控制成为改善其电池性能的重要途径。小颗粒提供高比表面积、短的扩散距离，因而也显示了电化学性能的明显提高。由于小颗粒不利于相分离，小颗粒的共晶区将会更窄，有利于形成固溶体，提高其电导率。然而，纳米颗粒会增加反应活性，这将降低电池的稳定性。报道称中间粒度的电极材料表现出更好的电池性能。
如何改善橄榄石型LiFePO4锂离子电池正极材料的导电性能，改善其充放电循环性能，是目前研究的热点。
磷酸铁锂由于其高工作电压、大理论值容量和热稳定性，以及其原材料成本低，无毒性和环保的优点，引起了极大的关注。然而，低电子电导率和离子电导率是LiFePO4材料的两个主要障碍，导致它不适合大功率电池的应用程序。而减少LiFePO4粒子至纳米级是提高其比容量、速率性能和循环寿命的重要的技术之一。此次研究致力于通过实现LiFePO4粒子的大小可控，探讨颗粒尺寸对材料性能的影响。
1.2 锂离子电池的研究概况
1.2.1 锂离子电池的结构
锂离子电池的结构组成主要包括，正极、负极、电解质、隔膜、外壳等。[3]以扣式电池为例，正负极材料均匀涂布在集流体上制成正极和负极；电解质一般采用溶解于低黏度酯类中的LiM（LiPF6，LiClO4等）混合溶液；隔膜为聚烯微孔膜；外壳多为钢或者铝制材料，结合紧密，轻便。