[01253480]LiFePO4/C和Sn/C纳米复合材料合成：制作高容量二次锂电池正极和负极

一、技术说明： 本项目利用溶胶凝胶法，共沉淀以及溶剂热方法，以离子液体，乙二醇及柠檬酸作为络合剂，以二价和三价的铁的先驱体制备LiFePO4/C，重点研究不同烧结气氛、先驱体浓度、铁源及络合剂对制备的LiFePO4/C的组织结构和性能的影响。

对于Sn/C纳米复合材料的合成，利用有机反应前驱体，经原位热缩聚、炭化过程合成纳米Sn/C纳米复合材料。利用SEM， XRD， TEM， TG等测试手段对纳米复合材料的结构特征进行表征，利用充放电仪、循环伏安测试仪等对材料的电化学性能进行了研究，阐明纳米纳米复合材料的结构、性能与其电化学行为之间的关系。

把合成的LiFePO4/C和Sn/C纳米纳米复合材料分别制作二次锂电池的正极和负极。研究他们的电容量，充放电的稳定性以及循环伏安曲线。具体如下：

（1） 采用均匀沉淀法制备的FePO4 XH2O 的一次颗粒较大，团聚现象严重，表面活性剂离子液体的添加影响晶体的生长机制，从而改变晶体的形貌，并能减少一次颗粒的团聚。

FePO4 XH2O的形貌与以它为前躯体制备的LiFePO4/C的形貌有很大的关系，可以通过控制FePO4 的形貌来控制LiFePO4的形貌，离子液体的加入可提高LiFePO4/C的比表面积添加表面活性剂离子液体后制备的LiFePO4/C的电化学性能优于未添加表面活性剂制备的LiFePO4/C的电化学性能，在0.1C倍率下的首次放电比容量达到151.0 mA·h/g，倍率性能好。

为了改善锡充放电过程中体积变化大的问题，其中最有效的一种办法就是将纳米活性金属颗粒分散在碳基体中， 这样即使金属颗粒粉化， 仍能保持相互之间的连接性。通过有机物高温裂解制备无定形碳替代石墨碳， 同时为了降低毒性和生产成本， 采用氧化锡替代有机锡来制备锡/碳复合材料。 为了获得金属锡颗粒在碳基体上均匀分散的效果， 在纳米氧化锡的表面进行分散聚合然后再热解得到最终的锡/碳复合材料。在该复合材料中无定形碳既保证了复合材料的导电性， 又防止了锡基颗粒的团聚和粉化。

锡/碳复合材料的性能取决于锡和碳两相的分布，碳含量分别为4.16%和8.23%的Sn/C复合材料的初放电容量分别为198.7 mA·h/g和221.0 mA·h/g，对应的库仑效率分别为15.3%和23.8%。

二、应用前景：碳掺杂的磷酸亚铁锂在充放电过程中锂离子有较大的传输速率而增加了其稳定性。碳掺杂的锡在充放电的过程中能缓冲锡的体积的变化而具有好的稳定性和大的可比容量。因此本项目合成的纳米复合材料具有成为电动汽车等供电电源、新一代锂电池电极的应用前景。