Zr4+掺杂对LiFePO4电化学性能及微观缺陷的影响

功能材料, 2010, 41(4): 726-729.

Zr4+掺杂对LiFePO4电化学性能及微观缺陷的影响

张培新 ^1, , 林木崇 ^2, , 张冬云 ^3, , 袁秋华 ^4, , 任祥忠 ^5,

1.深圳大学,化学与化工学院,广东,深圳,518060

2.深圳大学,化学与化工学院,广东,深圳,518060

3.广西大学,化学与化工学院,广西,南宁,530004

4.深圳大学,化学与化工学院,广东,深圳,518060

5.深圳大学,化学与化工学院,广东,深圳,518060

基金项目: 深圳市科技计划资助项目(ZYC200903250150A;200505) 广东省自然科学基金资助项目(8151806001000028) 国家自然科学基金资助项目(50874074;50474092)

关键词：磷酸铁锂 , 正极材料 , 离子掺杂

Effects of doping Zr4+ on the electrochemical performances and micro-defect of LiFePO4

通过高温固相法合成了掺杂Zr4+的正极材料Li1-xZrxFePO4(x=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04).采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电、交流阻抗(ACI)和正电子湮没寿命谱(PALS)等分析测试技术对掺杂材料的晶体结构、形貌、电化学性能和微观缺陷进行研究.结果表明,在整个掺杂范围内,所有样品都具有单一的橄榄石结构,且样品表面形貌和颗粒尺寸的变化较小;掺杂系列样品中,Li0.99Zr0.01FePO4具有最好的电化学性能,在0.1C充放电倍率下,首次放电比容量达到141.6mAh/g,高于未掺杂的LiFePO4的容量107.4mAh/g,经30次循环后Li0.99Zr0.01FePO4的容量保持率为75.8%.交流阻抗谱研究表明,掺杂Zr4+使锂离子脱嵌过程中电荷转移反应的阻抗明显减小;正电子湮没寿命谱研究表明掺杂Zr4+可以在样品晶格内部产生空位缺陷,使正电子湮没寿命增加,从而提高材料电导率.

参考文献

[1]	Padhi AK.;Goodenough JB.;Nanjundaswamy KS. .PHOSPHO-OLIVINES AS POSITIVE-ELECTRODE MATERIALS FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERIES[J].Journal of the Electrochemical Society,1997(4):1188-1194.
[2]	Bewlay S L;Konstantinov K;Wang G X et al.[J].Materials Letters,2004,58(11):1788-1791.
[3]	Shenouda A Y;Liu H K .[J].Journal of Alloys and Compounds,2008,10:77.
[4]	Kim D H;Kim T R;Im J S et al.[J].Physica Scripta,2007,T129:31-34.
[5]	Maccario, M;Croguennec, L;Wattiaux, A;Suard, E;Le Cras, F;Delmas, C .C-containing LiFePO4 materials - Part I: Mechano-chemical synthesis and structural characterization[J].Solid state ionics,2008(35/36):2020-2026.
[6]	张冬云,袁秋华,张培新,黄小倩,许启明,任祥忠,刘剑洪.柠檬酸包覆合成LiFePO4/C工艺的优化[J].功能材料,2009(05):763-766.
[7]	Jae-Kwang Kim;Jae-Won Choi;Gouri Cheruvally .A modified mechanical activation synthesis for carbon-coated LiFePO_4 cathode in lithium batteries[J].Materials Letters,2007(18):3822-3825.
[8]	Chung S Y;Bloking J T;Chiang Y M .[J].Nature Materials,2002,1(02):123-128.
[9]	Wu S h;Chena M S;Chien C J et al.[J].Journal of Power Sources,2009,189:440-444.
[10]	Wang G;Cheng Y;Yan M m et al.[J].Journal of Solid State Electrochemistry,2007,11:457-462.
[11]	Andersson AS.;Haggstrom L.;Thomas JO.;Kalska B. .Lithium extraction/insertion in LiFePO4: an X-ray diffraction and Mossbauer spectroscopy study[J].Solid state ionics,2000(1/2):41-52.
[12]	A. Yamada;S.C. Chung;K. Hinokuma .Optimized LiFePO_4 for Lithium Battery Cathodes[J].Journal of the Electrochemical Society,2001(3):A224-A229.
[13]	Xie JJ;Geng ZS;Yuan H;Xiong W;Chen L;Ye CZ;Xu GQ;Hao XP;Zhang ZM;Ma HL .Positron annihilation study of PbWO4 crystal doped with Y2O3 at different concentration[J].Physica Status Solidi, A. Applied Research,2008(1):173-176.
[14]	Eric R. Vance;Joseph H. HadleyJr.;Frank H. Hsu .Positron Annihilation Lifetime Study of Vacancies in Nb-Doped Rutile[J].Journal of the American Ceramic Society,2008(11):3756-3757.
[15]	邓文,陈真英,江海峰,孙顺平,祝莹莹,黄宇阳.含V和Cu的TiAl基合金中缺陷和3d电子行为的正电子湮没研究[J].中国科学G辑,2008(08):1016-1022.

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