本文關(guān)鍵詞：石墨烯包覆磷酸鐵鋰正極材料的制備及其電化學(xué)性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磷酸鐵鋰是新一代鋰離子電池的理想正極材料,該材料具有熱穩(wěn)定性好、理論容量高、循環(huán)性能優(yōu)良、原料價(jià)格低廉及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地關(guān)注和研究。但該材料的電子電導(dǎo)率極低,接近于絕緣體材料,制約了其在中大型儲(chǔ)能電池、電動(dòng)汽車方面的應(yīng)用。為了解決材料導(dǎo)電性差的問(wèn)題,本論文采用了不同的包覆方法合成了磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料,并就復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能等方面展開探討和研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)采用簡(jiǎn)單的固相法,以草酸亞鐵、磷酸二氫銨、碳酸鋰為原料,有機(jī)碳源葡萄糖和氧化石墨烯為復(fù)合碳源,合成了LiFePO_4/graphene/C復(fù)合材料,并探討了復(fù)合碳源的最佳加入量。研究表明,雙包覆磷酸鐵鋰材料比僅僅包覆石墨烯的樣品具有更高的放電比容量,當(dāng)有機(jī)碳源的加入量為15 wt.%,氧化石墨烯含量為5 wt.%時(shí),材料能發(fā)揮最佳的電化學(xué)性能。通過(guò)交流阻抗測(cè)試證實(shí)該加入量的材料電極表面的電荷轉(zhuǎn)移阻抗有效減小。(2)為了改善石墨烯與磷酸鐵鋰顆粒的結(jié)合,論文以FeSO_4·7H_2O、NH_4H_2PO_4和氧化石墨烯為原料,采用沉淀法合成了FePO_4·xH_2O/GO前驅(qū)體,再與鋰源混合,通過(guò)碳熱還原法制備得到顆粒粒徑小、石墨烯包覆緊密的LiFe PO_4/graphene復(fù)合材料。研究表明,復(fù)合材料在0.1 C倍率下放電比容量為163.4 mAh/g,為理論容量的96.11%,在1 C、2 C、5 C、10 C倍率的放電比容量分別為150.9 mAh/g,144.9 mAh/g,130.8 mAh/g,103.4 mAh/g,具有較好的大倍率放電性能。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 磷酸鐵鋰 石墨烯包覆 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-37
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 鋰離子電池工作原理12-13
• 1.3 鋰離子正極材料13-19
• 1.3.1 LiCoO_214-16
• 1.3.2 LiNiO_216-17
• 1.3.3 LiMn_2O_417-18
• 1.3.4 鈷鎳錳三元系材料18-19
• 1.4 磷酸鐵鋰正極材料19-24
• 1.4.1 LiFePO_4的結(jié)構(gòu)19-20
• 1.4.2 LiFePO_4的充放電機(jī)理20-22
• 1.4.3 LiFePO_4的優(yōu)缺點(diǎn)22-24
• 1.5 磷酸鐵鋰制備方法24-32
• 1.5.1 固相法24-26
• 1.5.2 溶膠-凝膠法26-27
• 1.5.3 水熱法27-29
• 1.5.4 溶劑熱法29-30
• 1.5.5 微波輻射法30-31
• 1.5.6 共沉淀法31-32
• 1.6 磷酸鐵鋰改性方法32-35
• 1.6.1 表面包覆改性32-34
• 1.6.2 摻雜改性34
• 1.6.3 顆粒納米化34-35
• 1.7 LiFePO_4的應(yīng)用前景35
• 1.8 論文研究意義及內(nèi)容35-37
• 第二章 固相法合成雙包覆LiFePO_4/graphene/C復(fù)合材料37-50
• 2.1 引言37-38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器38-39
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品38
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器38-39
• 2.3 材料表征39-40
• 2.3.1 X射線衍射分析(XRD)39
• 2.3.2 掃描電鏡形貌分析(SEM)39-40
• 2.4 電池組裝和電化學(xué)性能測(cè)試40-41
• 2.4.1 電池組裝所用原料及儀器40-41
• 2.4.2 電池極片制作及扣式電池的組裝41
• 2.4.3 恒流充放電測(cè)試41
• 2.4.4 交流阻抗測(cè)試(EIS)41
• 2.5 實(shí)驗(yàn)過(guò)程41-42
• 2.5.1 氧化石墨烯的制備41-42
• 2.5.2 LiFePO_4/graphene/C復(fù)合材料制備42
• 2.6 結(jié)果與討論42-49
• 2.6.1 LiFePO_4/graphene/C復(fù)合材料的表征42-43
• 2.6.2 不同碳源加入量對(duì)復(fù)合材料形貌的影響43-45
• 2.6.3 不同碳源加入量對(duì)電池充放電性能的影響45-46
• 2.6.4 倍率性能分析46-48
• 2.6.5 交流阻抗分析48-49
• 2.7 本章小結(jié)49-50
• 第三章 磷酸鐵前驅(qū)體預(yù)包覆及LiFePO_4/graphene的合成50-67
• 3.1 引言50-51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器51-52
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品51-52
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器52
• 3.3 材料表征52-53
• 3.3.1 X射線衍射分析(XRD)52
• 3.3.2 掃描電鏡形貌分析(SEM)52
• 3.3.3 透射電子顯微鏡分析(TEM)52
• 3.3.4 拉曼光譜分析(Raman)52-53
• 3.3.5 熱重分析(TG)53
• 3.4 電池組裝和電化學(xué)性能測(cè)試53-54
• 3.4.1 恒流充放電測(cè)試53
• 3.4.2 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)53
• 3.4.3 交流阻抗測(cè)試(EIS)53-54
• 3.5 實(shí)驗(yàn)過(guò)程54-55
• 3.5.1 氧化石墨烯的制備54
• 3.5.2 FePO_4·xH_2O/GO的合成54
• 3.5.3 LiFePO_4/graphene復(fù)合材料的制備54-55
• 3.6 結(jié)果與討論55-66
• 3.6.1 磷酸鐵前驅(qū)體的表征55-57
• 3.6.2 LiFePO_4/graphene復(fù)合材料的表征57-60
• 3.6.3 不同合成方法對(duì)材料形貌的影響60-62
• 3.6.4 LiFePO_4/graphene材料的電化學(xué)性能分析62-66
• 3.7 本章小結(jié)66-67
• 第四章 結(jié)論與展望67-69
• 4.1 結(jié)論67-68
• 4.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文77-78
• 致謝78-79

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 許寒;郭西鳳;�？±�;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰研究現(xiàn)狀[J];無(wú)機(jī)鹽工業(yè);2009年03期

2 羅成果;劉海霞;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰行業(yè)研究[J];河南化工;2009年09期

3 周文彩;李金洪;姜曉謙;;磷酸鐵鋰制備工藝及研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2010年01期

4 單玉香;王群才;孟慶臻;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的研究進(jìn)展[J];化工科技;2010年03期

5 牛錛;滿麗瑩;齊恩磊;;水熱合成磷酸鐵鋰粉體的研究[J];硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程;2010年05期

6 馮國(guó)彪;鄧宏;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰研究進(jìn)展[J];無(wú)機(jī)鹽工業(yè);2011年03期

7 張學(xué)廣;張旭東;何文;姜久昌;姜倩;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的研究進(jìn)展[J];山東陶瓷;2011年01期

8 張豪杰;王開學(xué);陳接勝;;新型球狀磷酸鐵鋰的合成及電化學(xué)性能[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

9 屠智革;池波;蒲健;李箭;;現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)在磷酸鐵鋰中的應(yīng)用[J];功能材料;2011年S2期

10 張震;蒲薇華;任建國(guó);武玉玲;何向明;;控制結(jié)晶法制備球形磷酸鐵的團(tuán)聚尺寸模型[J];化學(xué)工程;2011年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 謝輝;;摻雜金屬離子對(duì)磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)及性能的影響[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

2 李新麗;周輝;丁倩倩;王偉東;仇衛(wèi)華;;納米級(jí)磷酸鐵制備倍率型磷酸亞鐵鋰的方法和性能研究[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

3 金慧芬;王鵬;高俊奎;劉震;;商業(yè)化磷酸鐵鋰材料循環(huán)差異性研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

4 常照榮;劉瑤;湯宏偉;趙海麗;黃靜;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的液相合成及其電化學(xué)性能研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

5 胡博洋;陶國(guó)華;;磷酸鐵鋰微觀結(jié)構(gòu)與鋰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第19分會(huì)：化學(xué)信息學(xué)與化學(xué)計(jì)量學(xué)[C];2014年

6 張樹濤;歐秀芹;王麗;;飽和空氣暴露對(duì)水熱法制備的磷酸鐵鋰的影響[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

7 張俊喜;許明玉;顏立成;楊希;周同;顧志浩;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的釩摻雜改性研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第6分冊(cè)）[C];2010年

8 謝輝;黃昆;周震濤;;錳摻雜磷酸鐵鋰正極材料的合成及電性能研究[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

9 邱瑞玲;唐致遠(yuǎn);焦延峰;于非;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰[A];第二十七屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

10 劉金龍;何平;夏永姚;;磷酸鐵鋰在水溶液中的循環(huán)穩(wěn)定性研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 胡Z，

本文編號(hào)：435457