鐵基磷酸鹽材料由于其安全性好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),作為電池正極材料是很有發(fā)展前景的。然而,由于該類材料的本征電導(dǎo)率較低及離子擴(kuò)散速度較慢等問題,限制了其工業(yè)化應(yīng)用。本文以LiFePO4F和FePO4兩種鐵基磷酸鹽為主要研究對象,通過顆粒納米球形化、納米Ag粒子表面修飾以及與碳復(fù)合構(gòu)筑碗狀結(jié)構(gòu)的方法,改善材料導(dǎo)電性,從而提高材料的電化學(xué)性能。通過一種與化學(xué)誘導(dǎo)沉淀相結(jié)合的固相法,合成了具有高純度的類球型LiFePO4F正極材料,探討了預(yù)燒溫度、煅燒時間和溫度對材料純度和電化學(xué)性能的影響。對最佳條件下得到的材料進(jìn)行測試,循環(huán)伏安曲線表明,氧化還原峰（3.09 V/2.61 V）對應(yīng)Li2FePO4F/LiFePO4F兩相轉(zhuǎn)變中的Fe2+/Fe3+氧化還原電對。該材料在0.5 C下的初始放電比容量為110.2 mAh g-1,200次循環(huán)后容量保持率為94.4%。其優(yōu)異的循環(huán)性能主要?dú)w功于高的純度和均勻的納米球形貌,這種形貌可以縮短離子和電子的傳輸距離,同時還能增大材料與電解液之間的接觸面積,從而提高該材料的電化學(xué)動力學(xué)。為進(jìn)一步改善LiFePO4F的電化學(xué)性能,通過沉淀法原位還原Ag+,合成了... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１鋰電池工作原理圖［１６］??

圖１．２?ＬｉＣ〇０２的晶體結(jié)構(gòu)示意圖？??１．２．４．２?ＬｉＭｎ２０４?正極材料??如圖１．３所示，尖晶石型ＬｉＭｎ２０４屬于立方晶系［２４］。其中，Ｍｎ４＋和Ｍｎ３＋共??同占據(jù)八面體１６ｄ位置，其中四面體和八面體共面形成的三維隧道，可供鋰離子??在其中脫嵌［２５］。ＬｉＭｎ２０４的理論比容量為１４８ｍＡｈｇ＇有兩個充放電平臺分別??在４．１５／４．０５?Ｖ和４．０５／３．９５?Ｖ。該材料的主要缺陷是在過放電時，Ｍｎ３＋溶解和姜－??泰勒效應(yīng)造成循環(huán)容量衰減比較嚴(yán)重［２６＇２７］，體積比能量較低的問題，限制了商??業(yè)化應(yīng)用。不過可以通過摻雜［２８］、包覆［２９］或者納米化［３（Ｗ２］方式進(jìn)行解決，尖晶??５??

成功地應(yīng)用在各類商業(yè)電子產(chǎn)品中，據(jù)統(tǒng)計(jì)在中國市場約有８０?％的鋰電池正極??材料用的是磷酸鐵鋰。ＬｉＦｅＰ０４屬于正交晶系，空間點(diǎn)群為其結(jié)構(gòu)示意??圖如圖１．４所示［３４］。從圖中可以看出，０２＿釆取六方密堆積排列，形成八面體空??位和四面體空位，Ｐ５＋占據(jù)四面體結(jié)構(gòu)的４ｃ位置，Ｌｉ＋和Ｆｅ２＋分別處于八面體的??４ａ和４ｃ位置。從ｂ軸方向看，可到看出Ｌｉ０６八面體沿著ｂ軸方向共邊，八而面??體？６〇６在ｂｅ面上共頂點(diǎn)，每個？０４四面體分別與相鄰兩個Ｌｉ０６八面體和一個??ＦｅＯｊＶ面體沿ｂ軸方向共邊。此外，Ｐ５＋和０２＿之間通過共價鍵形成具有三維結(jié)??構(gòu)的聚陰離子Ｐ〇４３，可以提高材料的熱穩(wěn)定性。??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鈉離子電池先進(jìn)功能材料的研究進(jìn)展[J]. 向興德,盧艷瑩,陳軍.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]鈉離子電池電極材料研究進(jìn)展[J]. 張寧,劉永暢,陳程成,陶占良,陳軍.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(09)
[3]鈉電池的研究與開發(fā)現(xiàn)狀[J]. 胡英瑛,溫兆銀,芮琨,吳相偉.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2013(02)
[4]鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改性[J]. 王兆翔,陳立泉,黃學(xué)杰.  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)



本文編號：3329755