课题主要内容、拟解决的问题、研究特色和创新之处

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。而我这次所研究的主要针对与锂离子电池结构中的正极材料。

目前，在理论上作为锂离子正极材料研究的种类有很多，但真正实现商业化生产的锂离子正极材料并不多，以大规模工业化的仍然是 LiCoO2。LiCoO2以战略资源 Co 为原料，制造成本昂贵而且对环境有污染。因此，开发一种原材料资源丰富、价格优势明显、安全性能高且无污染的正极材料，已成为能源材料领域研究的热点。自 1997 年Goodenough 等首次报道了可作为锂离子电池正极材料使用的橄榄石型 LiFePO4后，一直受到人们的重视。由于其容量高、原料丰富、价格低廉、安全性高且无污染等优点而被认为最具市场竞争力的正极材料之一，尤其在电动汽车动力电源及军用高功率电源领域具有极大的吸引力。但其 Li+扩散速率低和本身电子导电性能差制约了大规模商业化应用。LiFePO4因其具有结构稳定、工作电位高、比容量高及快速充放电可逆性好等优点，作为新一代锂离子正极材料被人们开始广泛关注。但存在的 Li+在其结构中迁移速率低问题将是今后的重要研究课题。

基于上述提到的国内外锂离子电池正极材料的研究发展现状，本论文围绕橄榄石型LiFePO4的制备研究而展开。LiFePO4被认为是具有良好工业应用前景的锂离子电池正极材料，受到了各国研究人员的广泛关注。近几年，随着研究的不断深入，已逐渐从结构机理上来阐述这两类材料结构和性能的关系。碳包覆是可以有效改善这两类体系材料电化学性能的途径之一。

本文主要的研究内容包括：

(1) 为了更好地实现 LiFePO4材料的制备，改善传统的制备合成工艺，降低生产成本，本文尝试采用低成本FePO4作为铁源，葡萄糖为碳源，Li2CO3作为锂源利用碳热固相反应法制备结晶良好的 LiFePO4锂离子正极材料。

(2) 对 LiFePO4/C 复合材料的固相碳热还原工艺进行优化，分析相关实验条件如锂源、实验气氛、碳源用量、Li/P比和烧结温度对产物的影响。

研究方法、步骤和措施

本课题采用固相碳热还原法以Li2CO3为锂源，FePO4为铁源，以葡萄糖为碳前躯体，采用一步固相碳热还原法在550℃～800℃下真空煅烧制备结晶良好的LiFePO4/C材料。

实验步骤主要分为2大部分：一是，正极材料的制备并采用XRD物相分析；二是，材料制作成电极片并组装成电池。

对于正极材料的制备，首先是对实验条件的探索，找到材料最好的制备方案。然后是利用已经确定好的实验方案，制备出几批试验样品备用。将已经制备好的样品制作成电极片，并组装电池后进行充放电性能分析。

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在 700 ℃烧结8h 下，LiFePO4/C 复合材料具有单一的橄榄石型晶体结构，无杂相生成，添加的碳以无定型态存在，颗粒形貌较规则，粒径较小（大约400 nm）、分布均匀。