基于鈦白副產(chǎn)制備鋰離子電池電極材料(LiFePO4,α-Fe2O3)及其性能研究.pdf

1、隨著全球資源緊張，環(huán)境污染問題的日益嚴重，充分開發(fā)工業(yè)廢棄物的二次利用價值，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是解決該矛盾的一個有效途徑。本文以硫酸法鈦白粉生產(chǎn)時的工業(yè)副產(chǎn)綠礬為原料，利用水熱法、一步固相法等工藝制備 LiFePO4和納米α-Fe2O3鋰離子電池正負極材料并研究其電化學性能。具體內容如下：
　?。?）以鈦白副產(chǎn)綠礬為原料，利用水熱法制備LiFePO4正極材料。針對副產(chǎn)中含有Mg、Mn、Ti、Al等金屬離子且含量偏高導致所制備LiFePO

2、4電化學性能較差的特點，利用稀釋原理將其與分析純硫酸亞鐵混合使用，降低鐵源中的雜質含量從而提升 LiFePO4的倍率性能。對兩種鐵源的混合比例進行了優(yōu)化，在最佳比例條件下所制備樣品的倍率放電比容量超過分析純樣品，進一步碳包覆處理后，該金屬離子摻雜型LiFePO4/C復合材料10 C倍率下的放電比容量可達90 mAh g-1,1 C倍率下循環(huán)100圈后的容量保持率為95.3％，具有良好的電化學性能。
　?。?）以鈦白副產(chǎn)綠礬為原料，

3、在溶度積理論的指導下，通過Ti，Al除雜-氧化-控制pH沉淀等反應步驟制備納米FePO4·2H2O。從產(chǎn)物成分、形貌、粒徑和P/Fe比等角度對除雜pH、攪拌時間、H3PO4加入量、溫度等反應條件進行了優(yōu)化。在最優(yōu)條件下利用一步固相法制備出LiFePO4/C復合材料。充放電測試表明：該復合材料在10 C倍率下的放電比容量可達101 mAh g-1，0.5 C倍率循環(huán)100圈后的容量保持率為97.4%，具有良好的電化學性能。
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4、）以鈦白副產(chǎn)綠礬為原料，依據(jù)溶度積規(guī)則對其進行分段除雜后水熱法制備納米α-Fe2O3。系統(tǒng)的研究了不同水熱溫度、原料濃度、形貌控制劑種類及用量對納米α-Fe2O3的影響，通過改變反應條件制備出不同形貌及粒徑的多種納米α-Fe2O3。一方面，以自制氧化鐵為鐵源，采用一步固相法制備LiFePO4正極材料并探討了氧化鐵的形貌及粒徑對LiFePO4電化學性能的影響。結果表明：納米α-Fe2O3的粒徑尺寸較其形貌對所制備樣品的電化學性能影響更大，

5、并對其原因進行了分析。另一方面，將自制納米α-Fe2O3制備為電極，考察其在鋰離子電池負極材料方面的應用。結果表明：納米α-Fe2O3的形貌對其作為負極時的儲鋰性能影響更為明顯，球形納米氧化鐵的電化學性能相對較好，0.1 C倍率下的首次可逆放電比容量高達1093 mAh g-1，循環(huán)50圈后的容量保持率為47.3%。最后，針對氧化鐵負極材料循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺陷進行了改性研究，設計并制備了α-Fe2O3/N-GNS/CNTs三維復合材料。