鎂、鋯離子摻雜磷酸鐵鋰的制備及其電化學性能

危 鈺，雷 紅，黃志良，齊同剛

武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205

鎂、鋯離子摻雜磷酸鐵鋰的制備及其電化學性能

危 鈺，雷 紅，黃志良*，齊同剛

武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205

采用燃燒法，在不通入惰性氣體保護的環境下，合成了Mg2+、Zr4+摻雜的磷酸鐵鋰（LiFePO4）正極材料.通過X射線衍射、傅立葉變換紅外光譜、掃描電子顯微鏡、恒電流充放電循環技術，對材料的結構和電化學性能（放電性能、循環性能）進行表征.結果表明，Mg2+、Zr4+的摻入沒有改變材料的橄欖石型結構，但顯著改善了材料的電化學性能，其中Zr4+摻雜的LiFePO4具有更高的放電比容量，在0.2 C放電倍率下最高達到143.4 mAh/g，且循環性能良好（經50次循環后放電比容量為126.3 mAh/g）.

燃燒法；磷酸鐵鋰；電化學性能；恒電流充放電循環技術；摻雜

橄欖石型的磷酸鹽作為正極材料一直都是電池領域研究的熱點，其中研究最多的是磷酸鐵鋰（Lithium iron phosphates，LiFePO4）［1-4］.LiFePO4具有成本低、循環特性高、開路電壓高（3.5 V）、對環境友好等優點，但同時因其本征電子電導率低和Li+遷移率低等限制其電化學性能［5-9］.

為了提高LiFePO4的電化學性能，研究者們采取了表面包覆、離子摻雜和控制顆粒形貌［1］等手段.其中離子摻雜是最受爭議但最有效的一種，研究者們通過在LiFePO4的Li和Fe位摻入Mg2+、AL3+、Ti4+、NB5+和 W6+等得到了摻雜型 LiFePO4.大量的測試結果表明摻雜的確可以提高LiFePO4電極材料的電化學性能.對于離子摻雜的機理研究，目前最受歡迎的是Chung［10］等人提出的P型載流子理論，其理論說明LiFePO4具有大的電子和空……