發(fā)布時間：2018-04-23 04:30

  本文選題：鋰離子電池 + 負(fù)極材料��； 參考：《蘭州理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：橄欖石結(jié)構(gòu)的硅酸亞鐵(Fe_2SiO_4)是一種發(fā)展?jié)摿^大的負(fù)極材料,其原材料豐富,價格低廉。橄欖石結(jié)構(gòu)的硅酸亞鐵鋰(Li2FeSiO4)是近幾年研究熱門的一種鋰離子電池正極材料,具有較高的理論比容量(333 mAh/g)、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本論文通過高溫固相法合成了Fe_(2-x)Al_xSiO_4@C(x=0,0.02,0.06)負(fù)極材料、Fe2±xSiO4@C(x=0,0.2,0.4)負(fù)極材料和Li2FeSiO4@C正極材料,考察不同的合成條件對材料的結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能的影響規(guī)律。采用三種不同的有機(jī)碳源(蔗糖、檸檬酸和檸檬酸銨),通過高溫固相法制備三種碳負(fù)極材料,并對這三種碳負(fù)極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：以檸檬酸銨為碳源制備的碳負(fù)極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。確定了檸檬酸銨為包覆碳源后,在此基礎(chǔ)上,采用固相法以納米SiO2(30±5 nm)、FeC2O4·2H_2O、Al2O3和(NH4)3 C6H5O7為主要原料制備Fe_(2-x)Al_xSiO_4@C(x=0,0.02,0.06)負(fù)極材料。主要考察了摻鋁量對Fe_(2-x)Al_xSiO_4@C負(fù)極材料的電化學(xué)性能影響。結(jié)果表明：未摻Al的Fe_2SiO_4@C負(fù)極材料具有較高的容量保持率、良好的倍率性能、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和最小的電荷轉(zhuǎn)移電阻和Warburg電阻(Zw)。隨著摻Al含量的漸漸增大(x的值增大),Fe_(2-x)Al_xSiO_4@C負(fù)極材料的容量保持率逐漸降低、不同倍率下的放電比容量逐漸減小,電荷轉(zhuǎn)移電阻和Warburg電阻(Z w)逐漸增大。通過高溫固相法制備不同鐵含量的Fe2±xSiO4@C(x=0,0.2,0.4)的負(fù)極材料,分別從低鐵含量(貧鐵)和高鐵含量(富鐵)兩個方面研究了鐵含量對Fe2±xSiO4@C負(fù)極材料結(jié)構(gòu)形貌以及電化學(xué)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明鐵含量對Fe2±xSiO4@C負(fù)極材料的電化學(xué)性能影響較大。XRD分析表明富鐵含量的Fe2.2SiO4@C和Fe2.4SiO4@C兩個樣品的XRD譜圖中出現(xiàn)微弱的Fe雜質(zhì)峰,低鐵含量下Fe2-xSiO4@C材料的XRD譜圖中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的Fe雜質(zhì)峰。SEM分析表明低鐵含量樣品Fe1.6SiO4@C的顆粒尺寸最大,而Fe_2SiO_4@C樣品的顆粒尺寸最小且比較均勻。電化學(xué)性能測試表明Fe_2SiO_4@C樣品具有良好循環(huán)性能,同時電荷轉(zhuǎn)移電阻和Warburg電阻最小采用兩種不同的鐵源(FeC_20_4·2H_20和C_6H_50_7Fe·5H_2O),通過高溫固相法均合成Li2FeSiO4@C鋰離子電池正極材料。主要考察了兩種鐵源對Li2FeSiO4@C正極材料結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,鐵源對Li2FeSiO4@C正極材料的結(jié)構(gòu)和性能影響很大。XRD分析表明LFS-1樣品具有較高的結(jié)晶度,LFS-1和LFS-2兩個樣品的XRD譜圖均發(fā)現(xiàn)Fe3O4雜質(zhì)峰,不同的是LFS-2樣品中Fe3O4雜質(zhì)峰含量較高。SEM分析得出LFS-2樣品的納米顆粒平均粒徑較小。電化學(xué)性能測試表明LFS-2樣品擁有良好的電化學(xué)性能。
[Abstract]:Fe2SiOS _ 4 of olivine structure is a kind of negative electrode material with great potential. Its raw material is abundant and its price is low. Olivine LiFeSiO4) is one of the most popular cathode materials for lithium-ion batteries in recent years. It has the advantages of high theoretical specific capacity of 333mAh / g / g, low cost and stable structure. In this paper, FeStue _ 2-xSiO _ 4C _ XSiO _ 4C _ XSiO _ (0. 02) O _ (0.06) anode materials and Li2FeSiO4@C cathode materials are synthesized by high temperature solid state method. The effects of different synthesis conditions on the structure, morphology and electrochemical properties of the materials are investigated. Three different organic carbon sources (sucrose, citric acid and ammonium citrate) were used to prepare three kinds of carbon anode materials by high temperature solid state method. The electrochemical properties of the three carbon anode materials were studied. The results show that the carbon anode material prepared with ammonium citrate as carbon source has excellent electrochemical performance. On the basis of the determination of ammonium citrate as a carbon source, FeSZ _ 2-Al _ xSiO _ (4) O _ (4) C _ (2) O _ (0.02) O _ (0.06)) negative electrode material was prepared by solid phase method using nano-sized SiO2(30 鹵5 nm SiO2(30 _ 2O _ 4 2H _ 2O _ 3 Al _ 2O _ 3 and NH _ 4N _ 3 C6H5O7 as the main raw materials. The effect of aluminum content on the electrochemical properties of Fe_(2-x)Al_xSiO_4@C anode materials was investigated. The results show that the Fe_2SiO_4@C anode material without Al has high capacity retention, good rate performance, excellent cycle stability and minimum charge transfer resistance and Warburg resistance. With the increasing of Al content, the capacity retention rate of AlxSiO4C anode material decreases, the discharge specific capacity decreases, and the charge transfer resistance and Warburg resistance increase. The negative electrode materials with different iron content (Fe2 鹵xSiO4C + xSiO4C) were prepared by high temperature solid state method. The effects of iron content on the structure and electrochemical properties of Fe2 鹵xSiO4@C negative electrode materials were studied from the aspects of low iron content (poor iron content) and iron content (iron rich content). The results show that Fe content has a great influence on the electrochemical properties of Fe2 鹵xSiO4@C anode materials. XRD analysis shows that there are weak Fe impurity peaks in the XRD spectra of Fe2.2SiO4@C and Fe2.4SiO4@C samples with rich Fe content. No obvious Fe impurity peak was found in the XRD spectra of Fe2-xSiO4@C materials with low iron content. The results showed that the particle size of Fe1.6SiO4@C samples with low Fe content was the largest, while the particle size of Fe_2SiO_4@C samples was the smallest and more uniform. The electrochemical performance test showed that the Fe_2SiO_4@C samples had good cycling performance. At the same time, the charge transfer resistance and the Warburg resistance were minimized by two different kinds of Tie Yuan, FeC204 2H_20 and C_6H_50_7Fe 5H _ 2O _ 2O. The cathode materials of Li2FeSiO4@C lithium ion battery were synthesized by high-temperature solid-phase method. The effects of two kinds of Tie Yuan on the structure, morphology and electrochemical properties of Li2FeSiO4@C cathode materials were investigated. The results show that Tie Yuan has a great influence on the structure and properties of Li2FeSiO4@C cathode materials. XRD analysis shows that the samples of LFS-1 have higher crystallinity and higher XRD spectra of LFS-1 and LFS-2. The Fe3O4 impurity peaks are found in the XRD spectra of both samples. The difference is that the content of Fe3O4 impurity peak in LFS-2 sample is higher. SEM analysis shows that the average particle size of LFS-2 sample is smaller. The electrochemical performance test showed that the LFS-2 sample had good electrochemical performance.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM912

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本文編號：1790471