溶胶-凝胶法制备LiCoPO4及其电化学性能

王绍亮 唐致远 沙 鸥 闫 继

(天津大学化工学院,天津300072)

溶胶-凝胶法制备LiCoPO4及其电化学性能

王绍亮 唐致远*沙 鸥 闫 继

(天津大学化工学院,天津300072)

采用溶胶-凝胶法合成了高电位正极材料LiCoPO4,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及充放电测试考察了不同烧结条件下产物的晶体结构、微观形貌以及电化学性能.实验结果表明:在650°C下烧结12 h所制备的样品为单一橄榄石型结构的LiCoPO4,产物颗粒细小(0.2-0.4 μm)且分布均匀,同时具有最佳的电化学性能,其在1C倍率下的放电比容量可达到122.7 mAh·g-1.此外,产物在充放电过程中均呈现两个电压平台,且随着放电倍率的增加,两个电压平台之间的区分逐渐明显,分析认为,这与充放电过程中锂离子的两步脱嵌行为有关.

锂离子电池;LiCoPO4;正极材料;溶胶-凝胶法

1 引言

磷酸盐系列电极材料LiMPO4(M=Fe,Mn,Co)以其稳定的结构、高安全性和高容量等优点而备受青睐.1-5其中,LiCoPO4凭借其4.8 V(vs Li/Li+,下同)的放电电压平台和可接受的电子导电率(3.4×10-9S·cm-1)6有望成为高比能量锂离子电池的首选正极材料.7-11此外,该材料的合成条件简单,在空气中可直接烧结制得,能耗较低,为进一步投入生产和应用提供了可能.

目前,合成LiCoPO4材料的主要方法为高温固相法和溶胶-凝胶法.高温固相法虽简便易行,但烧结温度较高,烧结后的颗粒形状不易控制,粒径分布不均匀且容易引发副反应,产物纯度较低;而溶胶-凝胶法可通过液相溶解使原料达到原子级别的均匀混合,所合成的材料粒径小,分布均匀,且烧结……