阵列碳纳米管在LiFePO4正极材料中的应用研究

杜轩

摘 要：针对LiFePO4作为锂离子电池正极材料时高倍率性能较差的问题，采用水辅助化学气相沉积法制备了一种高长径比的阵列碳纳米管，与LiFePO4进行复合。通过Raman、SEM、TEM等表征了材料的结构形貌；采用恒电流充放电测试了复合材料的电化学性能。实验结果表明，阵列碳纳米管添加量为2%时，复合电极2 C下循环500次后比容量为140 mAh/g， 提高到10 C的倍率时，电池比容量仍有109 mAh/g，表现出了优异的倍率性能。

關键词：锂离子电池；LiFePO4 ；阵列碳纳米管；电化学性能

中图分类号：TM912.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0227-03

1 实验部分

1.1 材料的制备

使用磁控溅射仪在硅片上溅射一层纳米Fe膜，然后放入管式炉中，在750℃下，控制水分值为150ppm，乙烯流量100sccm，氢气流量700sccm，生长15min， 得到阵列碳纳米管。按一定比例将分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与阵列碳纳米管加入溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，机械搅拌分散15分钟，先使用球磨机在400r/min下球磨4小时，得到所述碳纳米管导电浆料。

将阵列碳纳米管导电浆料与磷酸铁锂、粘结剂PVDF按一定比例混合，在研钵中充分研磨后涂布在铝箔上，80℃干燥12小时后，辊压冲片得到直径为8mm的正极极片，以金属锂片为负极，电解液为溶于碳酸乙烯脂（EC）和碳酸二甲酯（DMC）混合溶液（其体积比为1：l）的六氟磷酸锂（LiPF6），在水氧含量小于0.1ppm的手套箱中按照要求组装成CR2032纽扣电池。

1.2 材料的表征

SEM测试：用导电胶将样品粘在五方铜台上，放入仪器样品室内进行SEM观测。

TEM测试：将样品溶入无水乙醇中并超声分散均匀后滴入铜网进行TEM测试。

Raman测试：拉曼光谱测试，所用激光波长为532nm。……