纳米磷酸铁锂的掺杂阳离子改性研究开题报告

1. 研究目的与意义

磷酸铁锂（LiFePO₄）是一种具有多种优点的锂离子电池正极材料，其具有无毒、价格低廉、原材料来源丰富、环保、安全性高、比容量高、循环性能稳定等优点。但是由于LiFePO₄ 的特殊结构所决定的一些缺点，严重制约了LiFePO₄ 的应用与发展。导电性差是影响LiFePO₄ 应用的主要原因。经过多年研究，这个问题已经得到解决，即通过掺杂可将电导率提高，并且材料的比容量也接近理论值。

提高LiFePO₄ 的电化学性能可在合成环节采用以下方法：碳包覆，金属掺杂以及控制晶粒大小和形貌。控制材料的晶粒大小以及形貌的方法有许多，通常是在合成LiFePO₄ 的过程中应用微纳米合成技术，合成纳米磷酸铁锂（LiFePO₄）。通过掺杂活化了晶格，提高了锂离子扩散系数。

2. 国内外研究现状分析

掺杂金属离子的作用和机理目前仍存在争议，这种争议主要体现在以Chiang为代表的体相掺杂和以Herle为代表的形成表面导电相两个观点。Chiang等认为在LiFePO₄中掺杂高价金属离子，金属离子进入晶格内部，使得Fe³ /Fe² 共存，提高材料的本体电导率（intrinsic conductivity），持有相同观点的报道很多；Herle等认为掺杂的高价金属离子并没有掺入晶格内部，而是生成了网状的高导电性的Fe₂P和/或Fe₇₅P₁₅C₁₀，提高了材料的体电导率（bulk conductivity），持有这种观点的报道近年来也逐渐增加。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1、介绍各种锂离子正极材料，选择磷酸铁锂正极材料作为研究对象，分析磷酸铁锂的不同制备方法，选择较为合理的一种制备磷酸铁锂正极材料；

2、以制备的磷酸铁锂正极材料为基础，对其进行掺杂改性和表征；

4. 研究创新点

导电性差是影响磷酸铁锂应用的最大因素,前期通过包覆和掺杂改善了高倍率充放电性能,已能将电导率提高到10^-3 S/cm左右,掺杂则能提高8倍。同时掺杂也抑制了容量的衰减,提高了比容量.