發(fā)布時(shí)間：2021-08-27 14:00

　　本文以溶膠凝膠法結(jié)合噴霧干燥技術(shù)合成LiFePO₄/C正極材料,實(shí)驗(yàn)研究了溶膠凝膠液體的反應(yīng)溫度、預(yù)燒溫度、燒結(jié)溫度、原料配比、溶膠濃度、溶膠p H值等因素對(duì)材料的影響;此外,采用實(shí)驗(yàn)室自制低聚物聚丙烯腈LPAN及不同碳源對(duì)材料進(jìn)行包覆改性;最后對(duì)噴霧干燥儀器的進(jìn)料速率參數(shù)、進(jìn)風(fēng)口溫度參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,通過XRD、SEM、TG、CV及TEM等表征手段對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)對(duì)溶膠凝膠反應(yīng)溫度60℃、70℃、80℃及90℃進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高,顆粒分布越來越均勻,90℃時(shí)材料,晶體衍射峰較強(qiáng),電化學(xué)性能最佳,放電容量達(dá)到131.2 m Ah/g。LiFePO₄/C正極材料熱重分析發(fā)現(xiàn)200℃至600℃之間,材料中的有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),失重較嚴(yán)重。對(duì)其預(yù)燒溫度進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)350℃、450℃及550℃三個(gè)溫度,450℃時(shí),晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能最佳。燒結(jié)溫度對(duì)材料有重要影響,發(fā)現(xiàn)燒結(jié)溫度為700℃時(shí),放電比容量最高,材料晶體衍射峰最強(qiáng)。反應(yīng)物原料配比對(duì)材料影響極大,實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)鋰源:磷源:鐵源（反應(yīng)物的比例）低于1.2:1.2:1.0... 

【文章來源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

金屬鋰電池（a）和鋰離子電池(b)工作示意圖

但從此開啟人們對(duì)鋰離子電池的探索。1980 年美國(guó)科學(xué)家 Goodenoug 等[7]人利用合物 LiCoO2來代替金屬鋰作為鋰二次電池——鋰離子電池（搖椅電池）。即充電離子從正極遷移到負(fù)極進(jìn)行儲(chǔ)能，放電時(shí)，鋰離子從正負(fù)極遷移到正極，“搖擺式環(huán)。1991 年日本索尼公司第一次將 LiCoO2作為正極，以石墨 C 作為負(fù)極將鋰離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。但由于鈷金屬具有毒性且成本高，資源短缺等限制了層狀結(jié)構(gòu)的 L的發(fā)展，此外，人們還發(fā)現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu) LiNiO2、尖晶石型 LiMnO2和 LiMn2O4。290 年代，Goodenoug 等[7]人還發(fā)現(xiàn)了有序橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，如 LiMPO4(M=FeNi、Co)。LiFePO4低毒、高容量、能量密度大及生產(chǎn)成本低環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[8, 9]有研究?jī)r(jià)值，國(guó)內(nèi)外不少課題組掀起了對(duì) LiFePO4研究[10, 11]并努力使之實(shí)現(xiàn)商業(yè)元材料[12-14]如 LiNi1-xCoxO2和 LiMn2-xMXO4(M= Ni、Co 和 Cr 等)；三元材料[15-17]錳酸鋰 Li(Mn、Ni、Co)O2和層狀富鋰錳酸鋰 Li2MnO3，由于具有高容量、循環(huán)及無記憶效應(yīng)等有點(diǎn)也被廣泛研究；三元材料鎳鈷錳酸鋰 Li(Mn、Ni、Co)O2和鋰錳酸鋰 Li2MnO3被認(rèn)為未來最具有潛力的材料。

圖 1-6 LiCoO2的反應(yīng)原理示意圖[18]Fig 1-6 The picture of LiCoO2operating principle正極反應(yīng)：LiCoO2= Li1-xCoO2+ xLi++ xe-負(fù)極反應(yīng)：6C + xLi++ xe-= LixC6總 反 應(yīng)：LiCoO2+ 6C = Li1-xCoO2+ LixC6鋰離子在外電源電壓的作用下，充電時(shí)鋰離子脫離正極材料進(jìn)入電解液向負(fù)極方向移，經(jīng)過隔膜進(jìn)入電解液遷移到正極，為了使電荷平衡，電子從正極經(jīng)外電路到達(dá)負(fù)形成開路，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；放電時(shí)，電子經(jīng)電線將能量輸送給用電器后，回達(dá)負(fù)極，鋰離子經(jīng)電解液、隔膜到達(dá)正極實(shí)現(xiàn)平衡電荷，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，如周而復(fù)始循環(huán)，因此人們形象的把鋰離子二次電池稱為“搖擺式”電池。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎂陽極的研究進(jìn)展及其在化學(xué)電源中的應(yīng)用(英文)[J]. 王乃光,王日初,彭超群,胡程旺,馮艷,彭兵.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(08)
[2]改進(jìn)的碳熱還原法合成LiFePO4/C材料[J]. 尹艷紅,李少玉,閆琳琳,張會(huì)雙,楊書廷.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(03)
[3]Electrochemical performance of Ti4+-doped LiFePO4 synthesized by co-precipitation and post-sintering method[J]. 伍凌,王志興,李新海,李靈均,郭華軍,鄭俊超,王小娟.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(05)



本文編號(hào)：3366484