本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的水熱法制備及其性能研究

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【摘要】：橄欖石型LiFePO4作為一種新型鋰離子電池正極材料,自發(fā)現(xiàn)以來,便由于其優(yōu)良的安全性能、循環(huán)性能和經(jīng)濟高效、綠色環(huán)保等特點,而得到了廣泛的關(guān)注和研究,被譽為“最具潛力的新一代鋰電池正極材料”。本文通過一步水熱法制備了純相的LiFePO4材料,并系統(tǒng)的研究了配料比、加料順序、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、pH等因素對材料組成、相結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),只有達到一定的配料比時才能得到純相材料,在鋰量較少時并不能得到純相的磷酸鐵鋰,而一次沉淀加料順序下,所得到的材料同樣有雜相的存在。不同的反應(yīng)物濃度不會影響材料的相結(jié)構(gòu),但是隨著濃度的不同,材料的粒度和團聚性也會不同。反應(yīng)溫度與時間的不同配合、pH值的不同也將會對材料的形貌和電化學(xué)性能產(chǎn)生很大影響。為進一步提高磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能,本文對磷酸鐵鋰材料進行了碳包覆的研究,主要研究了包碳方式、碳源、包碳量等因素對材料電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示,碳的加入并不會影響磷酸鐵鋰的相結(jié)構(gòu),但是包碳方式、碳源和包碳量的不同,對磷酸鐵鋰碳包覆材料的粒徑、形貌、分散性、電化學(xué)性能影響很大。結(jié)果表明：以LiOH、FeSO4、H3PO4為原料,配料比為Li:Fe:P=3:1:1,通過二次沉淀加料順序,以0.3mol/L作為反應(yīng)物濃度,調(diào)節(jié)配液pH=6-7,在220℃下水熱反應(yīng)10h,得到性能優(yōu)良的純相的LiFePO4材料。在確定了最優(yōu)制備工藝的基礎(chǔ)上摻雜20%的蔗糖進行原位碳包覆,所得LiFePO4/C復(fù)合材料電化學(xué)性能優(yōu)越,0.1C倍率下,其首次放電容量為110.5mAh/g,且20次循環(huán)后容量基本無衰減。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 磷酸鐵鋰 碳包覆 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 引言10
• 1.2 鋰離子電池10-13
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 鋰離子電池的組成分類11-12
• 1.2.3 鋰離子電池的工作原理12-13
• 1.2.4 鋰離子電池的性能特點13
• 1.3 鋰離子電池正極材料13-16
• 1.3.1 鈷系正極材料(LiCoO_2)14-15
• 1.3.2 鎳系正極材料(LiNiO_2)15
• 1.3.3 錳系正極材料(LiMn_2O_4)15-16
• 1.3.4 三元材料(LiCoxNiyMn1-x-yO_2)16
• 1.3.5 新型材料(LiFePO_4)16
• 1.4 橄欖石型LiFePO_4正極材料16-25
• 1.4.1 LiFePO_4的結(jié)構(gòu)16-18
• 1.4.2 LiFePO_4的充放電機理18
• 1.4.3 LiFePO_4的制備方法18-22
• 1.4.4 LiFePO_4的改性研究22-23
• 1.4.5 LiFePO_4的發(fā)展與展望23-25
• 第2章 實驗方法及技術(shù)25-30
• 2.1 材料合成25-27
• 2.1.1 實驗合成原料25-26
• 2.1.2 實驗合成設(shè)備26
• 2.1.3 實驗合成方法26-27
• 2.2 材料表征27-28
• 2.2.1 X射線衍射27
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡27
• 2.2.3 熱重和差熱分析27-28
• 2.2.4 拉曼光譜分析28
• 2.3 電化學(xué)性能測試28-30
• 2.3.1 電極的制備28
• 2.3.2 電池的組裝28-29
• 2.3.3 電化學(xué)性能測試29-30
• 第3章 LiFePO_4材料的制備及研究30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 LiFePO_4材料制備工藝研究30-49
• 3.2.1 配料比的影響30-31
• 3.2.2 加料順序的影響31-35
• 3.2.3 濃度的影響35-38
• 3.2.4 溫度的影響38-41
• 3.2.5 時間的影響41-44
• 3.2.6 pH值得影響44-49
• 3.3 本章總結(jié)49-50
• 第4章 LiFePO_4/C材料的制備及研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 LiFePO_4/C材料的合成50-61
• 4.2.1 包碳方式的影響50-53
• 4.2.2 碳源的影響53-56
• 4.2.3 包碳量的影響56-61
• 4.3 本章總結(jié)61-62
• 第5章 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66

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1 本報記者 胡Z，

本文編號：1085077