摘要
硼酸铁锂(LiFeBO3)材料因具有理论容量高、循环寿命长、能量密度高、热稳定性好、无记忆效应、成本低廉、环境友好等优点被视为最有潜力的锂离子电池正极材料之一，逐渐成为国内外的研究热点。但是LiFeBO3材料有两个缺陷阻碍了其商业化发展，一是电子导电率较低，二是锂离子扩散速率较低。本论文以提高LiFeBO3材料的电化学性能为主要目的，研究了烧结温度、碳包覆、颗粒尺寸对LiFeBO3材料的电化学性能的影响。 采用高温固相烧结法制各LiFeBO3材料，考察烧结温度对材料物相、形貌及性能的影响。XRD和SEM结果显示在750℃烧结的LiFeBO3样品晶粒明显，颗粒表面光滑，结晶度较高。电化学性能测试结果表明，750℃烧结的LiFeBO3样品的性能最佳。当倍率分别为0.1C、0.2C、1C、3C时，LiFeBO3样品的首次放电容量分别为140mAh/g、118.3mAh/g、93.3mAh/g和51.8mAh/g，在倍率为0.1C下循环25次后，LiFeBO3样品的放电容量在81mAh/g左右，在倍率为0.2C下循环50次后，LiFeBO3样品的放电容量在60 mAh/g以上。 采用柠檬酸为碳源，利用固相烧结法制备LiFeBO3/C复合材料，XRD结果表明柠檬酸的加入不会改变LiFeBO3材料的相结构。电化学性能测试结果表明，当柠檬酸加入量为10wt.％时，LiFeBO3/C材料的电化学性能最佳，在倍率0.1C下首次放电比容量高达到167.1mAh/g，在倍率0.2C下循环50次后，其放电容量也高达96.5mAh/g，具有良好的循环性能。 采用一种具有普适性的表面活性剂辅助高能球磨工艺制备纳米LiFeBO3材料，XRD结果表明制备纳米颗粒的工艺过程不会改变LiFeBO3材料的相结构，TEM图片显示颗粒尺寸明显减小，颗粒尺寸在10nm左右。电化学性能测试结果表明，当倍率分别为0.1C、0.2C、1C、3C时，纳米LiFeBO3样品的首次放电容量为190.4mAh/g、143.1mAh/g、106.5mAh/g和94.7mAh/g。在倍率0.1C下循环20次后，其放电容量在100mAh/g左右浮动，当倍率增加到0.2C时，循环50次后，放电容量仍可保持在80mAh/g左右，材料的电化学性能有明显提高。
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