稀土Sm掺杂LiFePO4／C正极材料的结构和电化学性能  

Structure and Electrochemical Properties of Sm-Doped Lithium Iron Phosphate Cathode Materials

作　　者：张秋明[1] 乔玉卿[1] 赵敏寿[1,3] 王立民[2] 

机构地区：[1]燕山大学环境与化学工程学院,秦皇岛066004 [2]中国科学院长春应用化学研究所,稀土资源与利用国家重点实验室,长春130022 [3]燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,秦皇岛066004

出　　处：《无机化学学报》2012年第1期67-73,共7页Chinese Journal of Inorganic Chemistry

基　　金：河北省高等学校科学研究计划(No.Z2010337);中国科学院创新工程项目(No.KJCX2-Y1W-H21);河北省自然科学基金(No.2008SYHZ0008);燕山大学博士基金(No.B330)资助项目

摘　　要：采用高温固相法制备LiFe1-xSmxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)锂离子电池正极材料,并用XRD,SEM,CV及EIS等方法进行结构和电化学性能的测试。结果表明,通过该法制得的样品均具有橄榄石型晶体结构。Sm的掺杂可明显细化颗粒,并导致LiFePO4晶格中c轴方向的P-O键长增加,其中x=0.08样品P-O键长最大(0.152 8 nm),明显大于未掺杂样品的键长(0.142 2nm)。电化学性能测试表明,掺杂后LiFePO4的放电容量增加,循环稳定性能提高。在-20～40℃的温度区间内,放电容量随温度的升高而增加,其中x=0.08的样品40℃时放电容量为159 mAh.g-1,但测试温度达到60℃时,放电容量急剧下降。EIS测试表明Sm的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电荷转移电阻,提高交换电流密度。Microstructure and electrochemical properties of LiFe 1-xSmxP04/C （x=O, 0.06, 0.08, 0.10） have beeninvestigated using XRD, SEM, CV, EIS measurements. All the samples have the crystal structure of olivine. Withincreasing Sm substitution content, the particles of synthesized LiFe1-xSmxPO4/C are fine and homogeneous in size. The optimal doping content of Sm is that x=0.08 in the LiFe1-xSmxP04/C samples to achieve high dischargecapacity and good cycle performances. The temperature effect indicates that the discharge capacity increases with the rise of temperature in -20-40 ℃. The sample with x=0.08 delivers the discharge capacity of 159 mAh .g^1 at 40 ℃, while the discharge capacity decreases drastically at 60 ℃. EIS test demonstrates that the doping, of Smcan improve the dynamic performance, decreases the charge transfer resistance Rot and increases the exchange current density iogreatly.

关 键 词：磷酸亚铁锂 稀土Sm 正极材料 锂离子电池 

分 类 号：O614.111[理学—无机化学] O613.62[理学—化学]