本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的制備及改性研究

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【摘要】：近年來,工業(yè)化進(jìn)程加快,各行業(yè)對能源需求量也隨之增大,同時(shí),人們對能源的要求越來越趨近于低碳、節(jié)能環(huán)保。鋰離子電池是新型的綠色能源電池,具有優(yōu)良的性能,如工作電壓高、能量密度高、可重復(fù)充放電和無記憶效應(yīng)、壽命長、自放電小、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),使其受到科研工作者的持續(xù)關(guān)注與研究;而鋰離子電池正極材料的研究是鋰離子電池開發(fā)中的重要部分,由此人們對正極材料的研究也十分熱衷。橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(LiFePO4)以原料來源廣泛、無吸濕性、無毒、對環(huán)境友好、理論比容量高(~170mAh/g)、工作電壓適中(~3.45V vs.Li+/Li)等優(yōu)點(diǎn)成為最具潛力的鋰離子電池正極材料。本論文首先以三氧化二鐵為鐵源,乙炔黑和葡萄糖為碳源和還原劑,采用碳熱還原法制備LiFePO4/C正極材料。通過SEM、XRD、Raman和恒流充放電等分析測試手段,研究不同混合比例的葡萄糖和乙炔黑為還原劑和碳源,對LiFePO4/C正極材料的物相、形貌和電性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)葡萄糖和乙炔黑的混合比為1:1時(shí),LiFePO4/C正極材料的性能最優(yōu),在0.1C倍率下的放電比容量為152.5mAh/g。隨后,以不同含量的鉀元素對磷酸鐵鋰的鋰位摻雜,制備Li1-xKxFePO4(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)正極材料;不同含量的錳元素對磷酸鐵鋰的鐵位摻雜,制備LiFe1-yMnyPO4(y=0,0.01,0.03,0.05,0.07)正極材料。通過SEM、XRD、拉曼和恒流充放電等分析測試手段,研究金屬離子摻雜對磷酸鐵鋰正極材料的物相、形貌和電性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)x=0.03時(shí),鋰位摻鉀的磷酸鐵鋰正極材料性能最優(yōu),在1C倍率下的放電比容量達(dá)到124.3mAh/g;當(dāng)y=0.03時(shí),鐵位摻錳的磷酸鐵鋰正極材料性能最優(yōu),在1C倍率下的放電比容量達(dá)到129.9mAh/g。最后,將Li0.97K0.03FePO4正極材料和石墨烯復(fù)合,制得Li0.97K0.03FePO4/石墨烯復(fù)合材料。通過SEM、XRD、XPS、Raman和恒流充放電等分析測試手段,研究石墨烯對磷酸鐵鋰正極材料物相、形貌和電性能的影響。結(jié)果表明,Li0.97K0.03FePO4正極材料與石墨烯復(fù)合后,性能有很大的提升,Li0.97K0.03FePO4/石墨烯復(fù)合材料在10C倍率下的放電比容量可達(dá)到90.55mAh/g。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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1 羅紹華;田勇;李輝;史科捷;唐子龍;張中太;;Influence of lanthanum doping on performance of LiFePO_4 cathode materials for lithium-ion batteries[J];Journal of Rare Earths;2010年03期

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本文編號：1201105