纳米LiFePO_4/石墨烯复合材料的制备与表征

以LiOH、H3PO4和FeSO4为原料,采用水热法合成了结晶良好的纳米LiFePO4材料。在此基础上,掺入少量还原石墨烯,水热合成LiFePO4/0.5%石墨烯复合材料。XRD、SEM等表征结果表明,LiFePO4/0.5%石墨烯复合材料具有典型橄榄石结构,添加少量石墨烯能进一步减小LiFePO4颗粒尺寸。恒流充放电和交流阻抗测试结果表明,掺入石墨烯能够改善LiFePO4颗粒之间以及LiFePO4颗粒与导电集流体的接触电导,这样减小锂离子嵌入过程的电荷转移电阻,从而改善高倍率充放电性能。此外,添加石墨烯后LiFePO4颗粒尺寸变小,锂离子扩散路径减小,有利于改善高倍率性能。

磷酸铁锂/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

采用研磨、超声分散与搅拌干燥的工艺方法制备磷酸铁锂/石墨烯复合材料。利用TEM,SEM,XRD和Raman对材料组织结构进行表征,并组装成扣式电池进行电化学性能测试。SEM图像表明,在该工艺所制备的磷酸铁锂/石墨烯复合材料中,石墨烯贴附在磷酸铁锂颗粒表面,并且均匀地分散在复合材料中形成良好的导电网络。电化学测试结果显示,添加2%(质量分数)石墨烯后,磷酸铁锂的倍率性能和循环性能都得到明显提高。具体表现为:倍率性能方面,在5C充放电条件下,放电比容量提高到94.2mAh·g^(-1),是添加前的2.53倍;循环性能方面,100次循环(1C充放电)后容量衰减由添加前的43.5%下降到添加后的9.6%。这种简便的工艺能够实现石墨烯在电极材料中的均匀分散,充分发挥石墨烯优异的导电性,进而提升磷酸铁锂正极材料电化学性能。