本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰電池正極材料制備方法。

背景技術(shù)：

LiFePO₄通常為層狀結(jié)構(gòu)，其充放電過程是LiFePO₄和FePO₄兩相相互轉(zhuǎn)變的過程。在LiFePO₄結(jié)構(gòu)中存在許多可以容納鋰離子的空位。因為在氧原子的六方密堆形式排列中，八面體空位只占據(jù)了一半，并且在充電過程中，鐵的價態(tài)通常以兩種形式增大，其一，為2個Fe³⁺取代3個Fe²⁺而形成鐵空位；其二，F(xiàn)e³⁺取代(LiFe)²⁺而形成鋰空位。這些空位為容納更多的鋰離子奠定了基礎(chǔ)，使得材料具有較高的容量和較大的能量密度。

在LiFePO₄的結(jié)構(gòu)中，由于沒有連續(xù)的FeO₆共邊八面體網(wǎng)絡(luò)，因此不能形成電子導(dǎo)電；同時，由于八面體之間的PO₄四面體限制了晶格體積的變化，從而使得Li⁺的嵌入脫出受到了很大的影響，造成了LiFePO₄材料極低的電子導(dǎo)電率和離子擴散速率。由于材料的這些缺點，使得材料的倍率特性差，在大電流充放電時候容量衰減大，嚴(yán)重的制約了LiFePO₄的應(yīng)用以及發(fā)展。LiFePO₄具有原料成本低、能量密度高、對環(huán)境友好和安全性好等優(yōu)點，是最有潛力的鋰離子電池正極材料。但是它存在電導(dǎo)率低、鋰的擴散系數(shù)小以及振實密度小等缺點，這嚴(yán)重影響它的應(yīng)用。

因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷中的至少一個。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷中的至少一個。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰電池正極材料制備方法，所述鋰電池正極材料制備方法包括下述步驟：

S1：將摩爾比為1:1:1:1的CH₃COOLi·2H₂O、Fe(NO₃)₃·6H₂O、NH₄H₂PO₄、檸檬酸加入去離子水中形成透明溶液；

S2：以第一設(shè)定溫度對所述透明溶液密封加熱4h至8h，然后冷卻制得前軀體溶液；

S3；向所述前驅(qū)體溶液中加入蔗糖，添加蔗糖的質(zhì)量為理論生成碳包覆磷酸鐵鋰質(zhì)量的15％-30％；

S4：將加入蔗糖的混合溶液在第二設(shè)定溫度下持續(xù)攪拌的情況下蒸干，以生成粉體，隨后將所述粉體在H₂：Ar＝1：20的氬、氫混合氣氛中以第三設(shè)定溫度燒結(jié)8h至10h。

優(yōu)選地，添加蔗糖的質(zhì)量為理論生成碳包覆磷酸鐵鋰質(zhì)量的25％，制得的鋰電池正極材料的含碳量為6.22％。

優(yōu)選地，所述第一設(shè)定溫度在160℃至180℃的范圍內(nèi)，所述第二設(shè)定溫度在75℃至85℃的范圍內(nèi)，所述第三設(shè)定溫度在620℃至680℃的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述第一設(shè)定溫度為180℃；所述第二設(shè)定溫度為80℃；所述第三設(shè)定溫度為650℃。

優(yōu)選地，所述鋰電池正極材料制備方法還包括下述步驟：對燒結(jié)后材料進行粉碎、研磨、過篩，得到鋰電池正極材料。

優(yōu)選地，制得的鋰電池正極材料產(chǎn)品顆粒為球形，粒徑在1微米～5微米之間，振實密度在1.34g·cm^-3至1.38g·cm^-3之間。

優(yōu)選地，在步驟S4中，以水浴蒸干方式對加入蔗糖的混合溶液進行蒸干。

上述方法以簡便、易行、可靠的方式制備包覆有碳的鋰電池正極材料，且使得制得的鋰電池正極材料具有大大改善材料的電子導(dǎo)電性。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的鋰電池正極材料制備方法的制備工藝流程圖。

圖2是所制備LiFePO₄在不同放大倍數(shù)下的SEM圖譜。

圖3是所制備LiFePO₄的首次充放電曲線圖。

圖4是所制備LiFePO₄的循環(huán)性能曲線圖。

圖5是所制備LiFePO₄的循環(huán)伏安曲線圖。

圖6是所制備LiFePO₄的電化學(xué)阻抗圖。

圖7是不同蔗糖添加量合成的LiFePO₄/C材料的SEM圖譜。其中，a:15％；b:20％；c:25％；d:30％。

圖8是不同蔗糖添加量時合成LiFePO₄/C材料的首次充放電曲線圖。其中，A:15％；B:20％；C:25％；D:30％。

圖9是不同蔗糖添加量合成LiFePO₄/C材料的循環(huán)性能曲線圖。其中，A:15％；B:20％；C:25％；D:30％

圖10是25％蔗糖添加量時合成LiFePO₄/C材料循環(huán)伏安曲線圖。

圖11是不同蔗糖添加量時合成LiFePO₄/C材料的電化學(xué)阻抗圖。其中，A:15％；B:20％； C:25％；D:30％。

圖12是蔗糖添加量25％的LiFePO₄/C在高倍率充放電條件下的首次充放電曲線圖。其中，A：0.5C；B：1C；C：5C；D：10C。

圖13是高倍率充放電條件下LiFePO₄/C材料循環(huán)性能曲線圖。

具體實施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的鋰電池正極材料制備方法的制備工藝流程圖。在圖1所示的方法中，在磷酸鐵鋰微粒表面包覆碳。優(yōu)選地，以蔗糖為碳源，對磷酸鐵鋰微粒進行碳包覆。

具體地，以CH₃COOLi·2H₂O、Fe(NO₃)₃·6H₂O、NH₄H₂PO₄和檸檬酸為原料，通過水熱法合成含有磷酸鐵鋰材料的溶液，然后向所述溶液中加入碳源，蒸干，燒結(jié)得到包覆有碳的鋰電池正極材料。

圖1所示的鋰電池正極材料制備方法包括下述步驟：

S1：將摩爾比為1:1:1:1的CH₃COOLi·2H₂O、Fe(NO₃)₃·6H₂O、NH₄H₂PO₄、檸檬酸加入去離子水中形成透明溶液；

S2：以第一設(shè)定溫度對所述透明溶液密封加熱4h至8h，然后冷卻制得前軀體溶液；

S3；向所述前驅(qū)體溶液中加入蔗糖，添加蔗糖的質(zhì)量為理論生成碳包覆磷酸鐵鋰質(zhì)量的15％-30％；

S4：將加入蔗糖的混合溶液在第二設(shè)定溫度下持續(xù)攪拌的情況下蒸干，以生成粉體，隨后將所述粉體在H₂：Ar＝1：20的氬、氫混合氣氛中以第三設(shè)定溫度燒結(jié)8h至10h。

優(yōu)選地，添加蔗糖的質(zhì)量為理論生成碳包覆磷酸鐵鋰質(zhì)量的25％，制得的鋰電池正極材料的含碳量為6.22％。

優(yōu)選地，所述第一設(shè)定溫度在160℃至180℃的范圍內(nèi)，所述第二設(shè)定溫度在75℃至85℃的范圍內(nèi)，所述第三設(shè)定溫度在620℃至680℃的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，所述第一設(shè)定溫度為180℃；所述第二設(shè)定溫度為80℃；所述第三設(shè)定溫度為650℃。

優(yōu)選地，所述鋰電池正極材料制備方法還包括下述步驟：對燒結(jié)后材料進行粉碎、研磨、過篩，得到鋰電池正極材料。優(yōu)選地，制得的鋰電池正極材料產(chǎn)品顆粒為球形，粒徑在1微米～5微米之間，振實密度在1.34g·cm^-3至1.38g·cm^-3之間。

優(yōu)選地，在步驟S4中，以水浴蒸干方式對加入蔗糖的混合溶液進行蒸干。水浴蒸干，是使用水浴鍋(可以調(diào)節(jié)溫度及水量)進行蒸干。具體地，可以將裝有待蒸發(fā)化學(xué)藥品的容器放入水浴鍋中進行加熱。采用水浴蒸干而非直接蒸干的方式，是因為加入蔗糖的混合 溶液易分解，直接蒸干得不到所需的結(jié)果。而且水的比熱較大，在停止加熱的后，還有余熱繼續(xù)加熱。需要注意的是：1、水浴溫度的控制，不要把水蒸干，以防燒壞水浴鍋；2、在水浴蒸干時，水蒸氣不要進入到待蒸發(fā)的化學(xué)藥品的容器中。

上述方法以簡便、易行、可靠的方式制備包覆有碳的鋰電池正極材料，且使得制得的鋰電池正極材料具有大大改善材料的電子導(dǎo)電性。

下面對本發(fā)明的方法進行更詳細的說明。

(1)所需要的實驗試劑：乙酸鋰、硝酸鐵、磷酸二氫銨、檸檬酸、蔗糖、乙酸鎳、乙酸錳、乙炔黑、聚偏氟乙烯、N,N-二甲基吡咯烷酮、電解液、聚丙烯酸隔膜、電池殼體、彈簧及墊片、鋰片、鋁箔、氬氫混合氣等。

(2)所需要的實驗設(shè)備：電化學(xué)工作站、電池測試系統(tǒng)、熱重差熱分析儀、電子掃描顯微鏡、X射線衍射儀、Milli-Q超純水系統(tǒng)、自動雙重純水蒸餾器、電子天平、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、真空干燥箱、超級凈化手套箱、涂膜涂布器、粉末壓片機、沖片機、水熱反應(yīng)釜等。

(3)SEM表征

圖2為在第一設(shè)定溫度為180℃；第二設(shè)定溫度為80℃；第三設(shè)定溫度為650℃的條件下，所制備樣品的SEM圖譜。如圖所示，樣品顆?；境是蛐危酱蠹s在1～5μm之間，粉體振實密度為1.36g·cm^-3，高于商業(yè)化產(chǎn)品的振實密度指標(biāo)(1.2g·cm^-3)。從c，d圖中看出，球體十分蓬松且表面并不光滑，由此推斷：球形LiFePO₄顆粒由絮狀微晶以球心為出發(fā)點向四周排列堆砌而成，球體內(nèi)部呈輻射狀構(gòu)架。獨特的結(jié)構(gòu)使這些絮狀微晶之間存在著大量的間隙，有利于電解液的滲入，增大電化學(xué)反應(yīng)的面積和反應(yīng)活性，非常有利于提高鋰離子在充放電過程中的脫嵌速率。

(4)充放電測試

圖3為所制備LiFePO₄在充放電倍率為0.1C時進行恒電流充放電測試的首次充放電曲線圖，充放電電壓范圍為2.6V-4.0V。由充放電曲線可以看出，樣品的放電平臺平穩(wěn)，在3.4V左右，與理論值一致。樣品的首次充電比容量為126.7mAh·g^-1，放電比容量為112.8mAh·g^-1，庫倫效率達89％。然而實際放電比容量僅占理論比容量(170mAh·g^-1)的66.4％，這是由于材料自身電導(dǎo)率極低，且合成過程中未加入導(dǎo)電劑或成核劑抑制顆粒的增長和團聚，從而導(dǎo)致Li⁺在充放電過程中擴散困難。

(5)循環(huán)性能測試

圖4為所制備LiFePO₄的循環(huán)性能曲線圖。從循環(huán)性能曲線可以看出，在0.1C下充放電時，經(jīng)過20次充放電循環(huán)后，由初始容量112.8mAh·g^-1降至93mAh·g^-1，容量衰減17.6％。 所以，電導(dǎo)率低和擴散能力差使該材料未能達到較高的比容量，需要對其改性來進一步提高可逆循環(huán)容量。

(6)循環(huán)伏安測試

圖5為所制備LiFePO₄在20次循環(huán)后的循環(huán)伏安曲線圖。如圖所示，曲線雖然在3.4V附近出現(xiàn)一對氧化還原峰，但峰位相差很大。其中氧化峰對應(yīng)電位為3.75V，還原峰對應(yīng)電位為2.94V，兩峰之間電位差為0.81V，這與材料的首次充放電曲線平臺值有較大差距。氧化峰和還原峰的面積有較大偏差，這說明材料在循環(huán)過程中，隨著鋰離子嵌脫時LiFePO₄中Fe²⁺/Fe³⁺間的氧化和還原反應(yīng)，材料發(fā)生了變化，這不利于鋰離子嵌入和脫嵌，從而影響了材料的循環(huán)性能，使材料的充放電效率降低。這與材料的首次放電比容量和循環(huán)性能測試的結(jié)果是一致的。

(7)電化學(xué)阻抗測試

電流通過電極時，在電極上發(fā)生四個基本電極過程：電化學(xué)過程、反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴散過程、溶液中離子的電遷移過程和電極界面雙電層的充放電過程，這些過程都會對電流產(chǎn)生一定的阻抗。LiFePO₄的充放電過程是受鋰離子擴散以及電荷轉(zhuǎn)移步驟所控制的，因此電荷轉(zhuǎn)移阻抗上的差異也將導(dǎo)致電化學(xué)性能的不同。圖6為所制備LiFePO₄在20次循環(huán)前后的電化學(xué)阻抗圖。如圖所示每條曲線都有兩部分組成：高頻區(qū)半圓可以看成是發(fā)生在電解質(zhì)/電極界面的電荷轉(zhuǎn)移過程所引起的阻抗Rct，而在低頻區(qū)出現(xiàn)的斜線代表了鋰離子擴散至宿主晶格過程中所引起的Warburg阻抗，兩曲線重合的點近似為電解液阻抗?？梢钥闯鲅h(huán)后電荷轉(zhuǎn)移阻抗R_ct有所增大。主要是由于在充放電過程中形成了FePO₄/LiFePO₄的核殼結(jié)構(gòu)，隨著核殼結(jié)構(gòu)的形成，殼體會對鋰離子的插入形成阻礙，阻抗也隨之增大。

(8)制備方法實施例

(a)LiFePO₄/C的制備

將摩爾比為1:1:1:1的CH₃COOLi·2H₂O，F(xiàn)e(NO₃)₃·6H₂O，NH₄H₂PO₄，檸檬酸加入去離子水中形成透明溶液，再將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，旋緊密封，在180℃下加熱6h，自然冷卻至室溫后，取出前軀體溶液備用。稱取理論生成包覆碳的LiFePO₄質(zhì)量的15％、20％、25％、30％的蔗糖加入去離子水中，溶解均勻后將其加入前軀體溶液中。再將混合溶液在80℃持續(xù)攪拌的情況下水浴蒸干。隨后將其置于管式爐中在氬、氫混合氣氛(H₂：Ar＝1：20)中650℃燒結(jié)10h，隨爐自然冷卻至室溫后，取出，粉碎，研磨，過篩，即得到不同含碳量的LiFePO₄/C正極材料。

(b)SEM表征

圖7為不同蔗糖添加量合成的LiFePO₄/C材料的SEM圖譜。如圖所示，a，b，c，d， 四種材料顆?；境是蛐?，粒徑在1～2μm之間。相較于純相LiFePO₄，LiFePO₄/C材料顆粒變得細小，粒徑單一，這說明在制備LiFePO₄過程中添加碳能有效地抑制顆粒長大，達到減小粒徑的目的，從而導(dǎo)致比表面積增大，繼而提高材料的電化學(xué)性能。圖中a，b，c三種材料粒徑更加細小，分布更加均勻，其中c材料最優(yōu)。而d材料顆粒之間界限模糊，局部區(qū)域出現(xiàn)塊狀物。這說明，摻碳量并非越多越好，過高的摻碳量不僅會使材料的振實密度降低，而且碳過度增加，會導(dǎo)致材料發(fā)生團聚現(xiàn)象，影響顆粒粒徑大小和分布，從而降低材料的電化學(xué)性能。

(c)充放電測試

表1首次充放電比容量及庫倫效率

圖8為所制備LiFePO₄/C在充放電倍率為0.1C時進行恒電流充放電測試的首次充放電曲線圖，充放電電壓范圍為2.4V-4.2V。結(jié)合圖3，由充放電曲線可以看出，經(jīng)碳摻雜以后，不僅樣品的充放電容量大幅度提高，并且充放電平臺變得更加平坦。這是因為碳與LiFePO₄球形顆粒表面形成良好的接觸，增強了導(dǎo)電性并減少了極化，材料的導(dǎo)電性大幅度提高。其中蔗糖添加量為25％，即實際含碳量約為6.22％的材料放電比容量最大，為153.7mAh·g^-1，庫倫效率也最高，達到98.7％，遠高于純相LiFePO₄的首次放電比容量。這是由于適量添加的蔗糖分解產(chǎn)生的碳作為一種良好的成核劑，防止了顆粒過分增大和團聚，使得該樣品球形顆粒最小，邊界最清晰，分布最均勻。同時，當(dāng)蔗糖添加量為30％時，材料的容量反而降低，說明蔗糖過度添加導(dǎo)致材料發(fā)生團聚，影響了其電化學(xué)性能。此測試結(jié)果也與各材料的SEM圖得出的結(jié)論相一致。各材料的首次充放電容量及庫倫效率參見表1。

(d)循環(huán)性能測試

表2首末次放電比容量及衰減率

圖9為不同蔗糖添加量時合成LiFePO₄/C材料的循環(huán)性能曲線圖。如圖所示，相較于純相LiFePO₄，經(jīng)過20次充放電循環(huán)后，由初始容量112.8mAh·g^-1降至93mAh·g^-1，容量衰減達17.6％，添加蔗糖的LiFePO₄/C材料表現(xiàn)出了更加優(yōu)越的循環(huán)性能。這種現(xiàn)象主要歸功于兩點原因：一是在制備LiFePO₄過程中添加碳能有效地抑制顆粒長大，達到減小粒徑的目的，從而導(dǎo)致比表面積增大，繼而提高材料的電化學(xué)性能；二是因為碳與LiFePO₄球形顆粒表面形成良好的接觸，使材料的導(dǎo)電性大幅度提高，并且減少了極化。這兩種原因都有利于提高LiFePO₄的容量和循環(huán)穩(wěn)定程度，因此材料表現(xiàn)出比較優(yōu)越的電化學(xué)性能。其中蔗糖添加量為25％時合成的材料的循環(huán)性能明顯優(yōu)于其他材料，其首次放電容量達153.7mAh·g^-1，循環(huán)20次后放電容量依然可達151.6mAh·g^-1，衰減率僅為1.34％。聯(lián)系圖7、圖8和圖10所得結(jié)論可知，在蔗糖添加量為25％，即實際含碳量為6.22％時合成的材料性能更加優(yōu)越。各材料的首末次放電比容量及衰減率參見表2。

(e)循環(huán)伏安測試

圖10為25％蔗糖添加量時合成LiFePO₄/C材料在20次循環(huán)后的循環(huán)伏安曲線圖。如圖所示，材料曲線在3.4V附近出現(xiàn)一對明顯的氧化還原峰，對應(yīng)著鋰離子嵌脫時LiFePO₄中Fe²⁺/Fe³⁺間的氧化和還原反應(yīng)。從圖中還可以看出，氧化峰和還原峰的峰型比較尖銳，而且氧化峰和還原峰的峰電位的差值較小，證明電極反應(yīng)的可逆性較好；氧化峰還原峰面積相差較小，說明材料的充放電效率較高。這也前面所得結(jié)論一致。

(f)電化學(xué)阻抗測試

為了研究不同蔗糖添加量合成LiFePO₄/C正極反應(yīng)過程的影響，我們對材料進行交流阻抗測試，圖11為不同蔗糖添加量時合成LiFePO₄/C材料在20次循環(huán)后的電化學(xué)阻抗圖。從圖中明顯看出，樣品C，B，A，D的電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct從約為150Ω依次增大至約350Ω。結(jié)合圖6可知，相較于純相LiFePO₄，樣品C，B，A，D阻抗值均大幅度減小，這是由于添加蔗糖后，提高了材料的導(dǎo)電性能，從而在充放電過程中減小了電荷轉(zhuǎn)移阻抗，克了服該過程中的動力學(xué)限制，能夠使LiFePO₄活性顆粒的嵌鋰深度得到提高，從而使得材料的電化學(xué)性能得到大幅度改善。C樣品電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct最小，為150Ω。良好的阻抗性能使得其具有優(yōu)良的動力學(xué)性能，不僅減小了電極產(chǎn)生的過電位，降低了電極極化，穩(wěn)定了放 電平臺電壓，更使得電池具有較大的放電容量，較好的循環(huán)性能。D樣品電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct最大，為350Ω，說明其動力學(xué)性能欠缺，極化相對較強，使得放電平臺電壓降低。

(g)高倍率充放電測試

為了測試合成的LiFePO₄/C材料在高倍率大電流條件下的充放電性能，實驗對所制得的材料進行了相應(yīng)的恒電流充放電測試，充放電倍率分別為0.5C，1C，5C，10C。圖12為蔗糖添加量為25％的LiFePO₄/C材料在高倍率充放電條件下的首次充放電曲線圖。表3是不同倍率的首次充放電容量及庫侖效率。從圖中可以看出，隨著放電倍率的增大，電池的充放電容量均呈下降趨勢，放電平臺降低。結(jié)合LiFePO₄鋰離子脫/嵌模型，“輻射狀鋰離子遷移模型”和“馬賽克鋰離子遷移模型”對此作出如下解釋：充電過程中，LiFePO₄顆粒的任一位置隨機發(fā)生鋰離子脫出生成FePO₄，隨著脫出的進一步進行，F(xiàn)ePO₄區(qū)域不斷增大，不同區(qū)域邊緣接觸交叉，未接觸的死角殘留的LiFePO₄成為容量損失的來源；放電過程中，鋰離子重新嵌入到FePO₄相中，同樣在核心處留下了沒有嵌入鋰離子的部分FePO₄也是容量損失的來源。當(dāng)充放電電流增大時，鋰離子的擴散控制加強，容量損失也越明顯。并且，隨著充放電電流的增大，充電電壓有上升趨勢，放電電壓有下降趨勢，這說明大電流充放電時，電池的極化增大。

表3首次充放電比容量及庫倫效率

(h)循環(huán)性能測試

圖13蔗糖添加量為25％的LiFePO₄/C材料在高倍率下的循環(huán)性能曲線圖，表4是相應(yīng)的首末次放電比容量及衰減率。由圖13和表4可知，0.5C和1C充放電經(jīng)5次循環(huán)，容量衰減分別為2.4％和3.9％，容量衰減不明顯，且衰減主要集中在前兩次充放電行為，循環(huán)性能比較穩(wěn)定，容量保持率均較高。在5C和10C充放電經(jīng)5次循環(huán)后，容量衰減較大，分別為5.2％和12.7％。說明在大電流充放電情況下，由于本征擴散系數(shù)較小，大顆粒內(nèi)部的鋰離子很難及時的擴散到反應(yīng)界面，活性物質(zhì)得不到充分的利用，導(dǎo)致大電流充放電容量下降。

表4首末次放電比容量及衰減率

在一定反應(yīng)條件下，采用水熱法制備球狀的磷酸鐵鋰。并通過碳包覆的方法，對球狀磷酸鐵鋰進行改性，提高導(dǎo)電率和電化學(xué)性能。

以CH₃COOLi·2H₂O，F(xiàn)e(NO₃)₃·6H₂O，NH₄H₂PO₄，檸檬酸為原料，通過水熱法合成了球形LiFePO₄正極材料，并以蔗糖為碳源，對LiFePO₄進行包覆改性。采用XRD、SEM、EDS、振實密度測定以及恒流充放電測、循環(huán)伏安測試、電化學(xué)阻抗測試等方法對產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性能進行了分析。具體分析結(jié)果如下：

(1)以硝酸鐵，磷酸二氫銨，乙酸鋰，檸檬酸為原料，采用水熱法，在反應(yīng)釜中180℃反應(yīng)6h，成功制備出分散性較好的球形LiFePO₄粉體。物相分析表明：該材料為單一的橄欖石相晶體，顆粒粒徑在1～5μm之間，晶體顆粒分布較均勻，振實密度為1.36g·cm^-3。球形LiFePO₄顆粒由絮狀微晶以球心為出發(fā)點向四周排列堆砌而成，球體內(nèi)部呈輻射狀構(gòu)架，微晶之間存在一定的縫隙；電化學(xué)測試表明：水熱法制備的LiFePO₄以0.1C充放電條件下首次放電容量為112.8mAh·g^-1，20次循環(huán)后容量衰減為93mAh·g^-1，由于本身極低的電子電導(dǎo)率和離子擴散速率導(dǎo)致了較低的放電容量和較差的循環(huán)性能。因此需要通過對其改性來提高可逆容量及循環(huán)性能；

(2)以蔗糖為碳源，采用水熱法合成LiFePO₄/C復(fù)合材料，樣品中的碳含量分別為15％，20％，25％，30％。物相分析表明：所得樣品均為單一的橄欖石型晶體結(jié)構(gòu)，碳的加入對晶體結(jié)構(gòu)沒有影響，只是均勻地分布在晶粒之間或包覆在晶粒的表面，碳的加入使LiFePO₄球形顆粒粒徑減小，粒徑在1～2μm之間。電化學(xué)分析表明：碳分散于晶體顆粒之間，增強了顆粒之間的導(dǎo)電性，摻碳后的LiFePO₄放電比容量和循環(huán)性能都得到顯著改善。其中，蔗糖添加量為25％，即實際含碳量約為6.22％的LiFePO₄/C復(fù)合材料在0.1C倍率下放電，首次放電容量高達達153.7mAh·g^-1，循環(huán)20次后容量為151.6mAh·g^-1，容量僅衰減1.34％；

(3)對水熱法制備的橄欖石型LiFePO₄進行高倍率放電測試，電化學(xué)測試表明：隨著放電 倍率增加，放電容量和放電平臺呈階梯狀減小，循環(huán)趨勢基本相同。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。