作為一種鋰離子電池正極材料,聚陰離子型磷酸鐵鋰（LiFePO₄,LFP）具有較高的理論比容量(170 mA h g^-1)、較高的放電平臺（3.45 V）、熱穩(wěn)定性高、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點,受到了科研工作者的廣泛研究。然而,本征態(tài)LFP較低的電子電導(dǎo)率和離子擴散速率限制了其在規(guī)�；芰績Υ骟w系（如電動汽車）中的應(yīng)用。針對這一問題,研究者提出了多種策略,其中將LFP與碳復(fù)合制備碳包覆LFP（LFP/C）復(fù)合材料,被認為是一種最簡單、有效的方法。本文首先以羥乙基纖維素作為原位碳源和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,FeSO₄?7H₂O為鐵源,植酸為磷源,LiOH?H₂O為鋰源,采用冷凍干燥結(jié)合高溫煅燒法,獲得了一種具有分級結(jié)構(gòu)的LFP/C樣品,探索了不同煅燒溫度對樣品電化學(xué)性能的影響。通過XRD、SEM、TEM、Raman、BET和TG/DSC技術(shù),對樣品進行了表征,并測試了其電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明:（1）所獲得的LFP/C樣品具有分級結(jié)構(gòu);在700和750℃下熱處理的樣品,其中,LFP納米顆粒能完全... 

【文章來源】：齊魯工業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池工作原理圖

(1) 層狀化合物 LiMO2圖1.2 層狀LiMO2(藍色：過渡金屬離子；紅色：Li+) 的晶體結(jié)構(gòu)圖1.2展示了層狀化合物L(fēng)iMO2的理想結(jié)構(gòu)。氧負離子（為了圖中清楚而省略）形成緊密排布的FCC晶格，陽離子位于六配位的八面體晶體位點。MO2平面和Li層交替堆疊。盡管傳統(tǒng)的層狀氧化物L(fēng)iCoO2已經(jīng)作為LIBs正極材料商業(yè)化了二十年，但其僅能提供約140 mAh g 1的容量，這是其理論容量的一半。這種限制可以歸因于當(dāng)超過一半的鋰脫出時，材料的固有結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。另一方面，在LiCoO2中存在有毒且昂貴的Co離子，引起了環(huán)境問題并且提高了鋰離子電池的成本。因此，研究層狀化合物的重點已經(jīng)從LiCoO2轉(zhuǎn)變成了研究Co離子部分/完全被其它豐富且環(huán)境友好的過渡金屬離子（如Ni和Mn）取代的衍生物。這些方法包括以1:1的比例混合LiNiO2和LiMnO2，形成層狀LiNi0.5Mn0.5O2，以及Li-Co-Ni-Mn-O層狀化合物（所謂的NMC型材料）。Ohzuku等人在2001年首次報道了具有良好電化學(xué)性能的LiNi0.5Mn0.5O2樣品[7]。圖1.3顯示了LiNi0.5Mn0.5O2樣品的電化學(xué)性能[8,9]。原位X射線吸收光譜（XAS）研究證實[10]

O2中鋰鎳交換減少了約4%，但其倍率性能得到顯著改善（如圖1.3（c）和（d）所示）。圖1.3 （a）組成相圖，（b）循環(huán)性能圖，（c）離子交換法合成的LiNi0.5Mn0.5O2倍率性能圖（d）通過固相法合成的LiNi0.5Mn0.5O2的倍率性能圖考慮到鋰鎳混合不均勻是影響材料倍率性能的主要因素，試圖制備LiCoxNiyMn1-x-yO2新化合物。然而Ohzuku等人在2001年就已經(jīng)報道了具有良好的電化學(xué)性能的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2樣品[14]。由于Co離子的存在可以幫助減少Li層中Ni的含量，且LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2具有與LiNi0.5Mn0.5O2相似的可逆容量，因此更進一步認識到Li-Co-Ni-Mn-O材料的重要性，受到了人們的廣泛研究。(2) 尖晶石型 LiM2O4LiM2O4的氧結(jié)構(gòu)與分層的 LiMO2具有相同的結(jié)構(gòu)。陽離子仍然占據(jù)八面體位置，但其中 1/4 位于 Li 層中


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