LiFePO4改性聚酰亚胺凝胶碳化材料的制备及其电化学性能

作者：俞娟; 杨帅; 孔伟; 王瑶; 王晓东; 黄培磷酸铁锂聚酰亚胺凝胶碳化材料电化学性能

摘要：以FeSO4、LiOH和NH4H2PO4为原料,控制反应物物质的量之比n(Li+)∶n(Fe2+)∶n(PO4^3+)=3∶1∶1,采用水热法制备磷酸铁锂(LiFePO4)颗粒,并对合成工艺进行优化;以LiFePO4为填料,将LiFePO4加入聚酰亚胺(PI)凝胶材料中,采用高温热解工艺制备LiFePO4改性聚酰亚胺凝胶碳化材料。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积孔隙分析仪及电化学工作站对LiFePO4的结构、形貌及复合材料的电化学性能进行表征。LiFePO4颗粒的最优制备条件如下:加料顺序为LiOH、NH4H2PO4、抗坏血酸(C6H8O6)、FeSO4,FeSO4的浓度为0.2mol/L,n(C6H8O6)/n(Fe2+)=0.5,反应温度为160℃,反应时间为3h。结果表明:在最优条件下制备的LiFePO4颗粒呈现规则的球型结构,一致性较好,表面较为光滑;以PI改性凝胶碳化材料作为电极,其比电容达到152.5F/g,随着电流密度增加,比电容保持率为88.5%(从152.5F/g变化到135F/g),表现出较好的电化学稳定性。采用此电极材料构成的充放电装置,具有较小的内阻,且表现出较好的离子扩散效应。

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