發(fā)布時間：2021-10-13 05:49

　　正硅酸鹽鋰離子電池正極材料Li2FeSiO4因其比容量高（332 mAh·g-1）、循環(huán)性能優(yōu)異、安全無毒、原料來源豐富等優(yōu)點受到人們越來越多的關(guān)注。然而,由于該材料的本征電子電導(dǎo)率和Li+遷移率較低,因此目前報道的大部分Li2FeSiO4材料的實際比容量不足其理論比容量的一半（<166 mAh·g-1）,這嚴(yán)重制約了Li2FeSiO4材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文針對Li2FeSiO4正極材料上述不足對其制備及改性方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究,通過改善Li2FeSiO4的純度、幾何尺寸、表面形貌和結(jié)構(gòu)提升其電化學(xué)性能,以利于設(shè)計和生產(chǎn)出高比容量、高安全性和成本低廉等優(yōu)良綜合性能的鋰離子電池正極材料。本文通過改變原料種類、制備方法及工藝和表面包覆修飾改性等手段提高了Li2FeSiO4材料的綜合電化學(xué)性能,并采用了XRD、SEM、TEM、HR-TEM、IR、EDS、TG、BET、Raman、XPS、CEA、CV、EIS等多種分析測試手段對Li2FeSiO4/C材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容包括:（1）使用傳統(tǒng)的高溫固相法制備了Li2FeSiO4/C材料�？疾炝瞬煌囋春吞荚磳χ�... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池概述
    1.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)與原理
    1.3 鋰離子電池的優(yōu)缺點
    1.4 鋰離子電池材料研究進(jìn)展
    1.5 鋰離子電池正極材料的種類
    1.6 聚陰離子正硅酸鹽正極材料Li_2FeSiO_4研究進(jìn)展
        1.6.1 Li_2FeSiO_4的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
        1.6.2 Li_2FeSiO_4的制備方法
        1.6.3 Li_2FeSiO_4的改性研究
    1.7 本文的研究內(nèi)容及主要貢獻(xiàn)
    1.8 本文的章節(jié)安排
第二章 實驗原料與測試方法
    2.1 試劑與實驗儀器
    2.2 材料的表征
        2.2.1 X-射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微分析(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微分析(TEM)
        2.2.4 元素能譜分析(EDS)
        2.2.5 熱重分析(TG)
        2.2.6 碳元素分析(CEA)
        2.2.7 紅外光譜分析(IR)
        2.2.8 拉曼光譜分析(Raman)
        2.2.9 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.2.10比表面積及孔徑分布測試
        2.2.11振實密度測試
    2.3 材料電化學(xué)性能的測定
        2.3.1 實驗電極的制備
        2.3.2 模擬電池的組裝
        2.3.3 充放電測試
        2.3.4 循環(huán)伏安分析(CV)
        2.3.5 交流阻抗分析(EIS)
        2.3.6 Li_2FeSiO_4材料比容量的計算
第三章 高溫固相法制備Li_2FeSiO_4/C正極材料
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
    3.3 球磨混合物的熱重分析
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 不同鋰源對制備Li_2FeSiO_4/C材料的影響
        3.4.2 不同碳源對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
        3.4.3 碳包覆量對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 碳熱還原法制備Li_2FeSiO_4/C正極材料
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 球磨混合物的熱重分析
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 不同碳源對制備Li_2FeSiO_4/C材料的影響
        4.4.2 碳包覆量對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
        4.4.3 燒結(jié)溫度對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 化學(xué)氣相沉積法制備Li_2FeSiO_4/Graphene/C正極材料
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 燒結(jié)溫度對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
        5.3.2 石墨烯的形貌及性質(zhì)
        5.3.3 氣相沉積法制備Li_2FeSiO_4/Graphene/C材料的原理
        5.3.4 石墨烯添加量對Li_2FeSiO_4/Graphene/C材料的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 化學(xué)氣相沉積法制備球形Li_2FeSiO_4/CNTs/C正極材料
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 CNTs的處理
        6.2.2 噴霧干燥
        6.2.3 球形Li_2FeSiO_4/CNTs/C材料的制備
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 燒結(jié)溫度對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
        6.3.2 酸化處理對CNTs結(jié)構(gòu)和形貌的影響
        6.3.3 氣相沉積法制備球形Li_2FeSiO_4/CNTs/C材料的原理
        6.3.4 CNTs添加量對Li_2FeSiO_4/C材料的影響
    6.4 本章小結(jié)
第七章 水熱輔助溶膠凝膠法制備Li_2FeSiO_4/C正極材料
    7.1 引言
    7.2 實驗部分
    7.3 水熱輔助溶膠凝膠法
    7.4 結(jié)果與討論
    7.5 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Hydrothermal synthesis of spindle-like Li2FeSiO4-C composite as cathode materials for lithium-ion batteries[J]. Haiyan Gao,Zhe Hu,Kai Zhang,Fangyi Cheng,Zhanliang Tao,Jun Chen.  Journal of Energy Chemistry. 2014(03)
[2]Li2MnSiO4/C復(fù)合正極材料的合成及電化學(xué)性能[J]. 楊勇,方海升,李莉萍,閆國豐,李廣社.  稀有金屬材料與工程. 2008(06)
[3]以乙二胺為模板劑合成Y/ZSM-5復(fù)合分子篩[J]. 賈衛(wèi),郭群,崔曉靜,潘大海,李瑞豐.  石油化工. 2006(09)



本文編號：3434073