磷酸铁锂/小尺寸石墨烯复合锂离子电池阴极材料的制备及储能特性

编号：NMJS07947

篇名：磷酸铁锂/小尺寸石墨烯复合锂离子电池阴极材料的制备及储能特性

作者：夏童 李刚 徐世伟 赵洋 胡南滔

关键词： 小尺寸石墨烯 锂离子电池 磷酸铁锂(LFP) 高温固相法 阴极材料 复合材料

机构： 上海交通大学电子信息与电气工程学院 上海交通大学物理与天文学院

摘要： 磷酸铁锂(LiFePO4,LFP)是一种良好的阴极材料,然而导电率低和锂离子扩散系数小的缺点限制了其在高倍率下的电化学性能。寻找规模化工艺制备高倍率的锂离子电池阴极材料,对于高倍率锂离子电池的制备和应用意义重大。采用模板刻蚀法制备尺寸小于200 nm的小尺寸氧化石墨烯(SGO),用湿法球磨和高温固相法有效地制备碳包覆的磷酸铁锂/小尺寸石墨烯(LFP@C/SGN)复合电极材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对样品进行表征分析和电化学性能测试。测试结果表明,复合材料具有完整的晶型,SGN的引入有效地减小了LFP@C的颗粒尺寸并提升了材料的导电性。制备的LFP@C/SGN复合材料具有优异的倍率性能,在10 C(1 C=170 mA/g)的电流密度下,电极的放电比容量仍可以保持在92.6 mA·h/g。此外,在15 C的电流密度下,循环100次后仍具有75.8 mA·h/g的放电比容量。实验结果表明SGN的引入能有效提高电导率与离子扩散速率,从而有效地提升电池的倍率性能。