磷酸鐵鋰在成本、安全性、循環(huán)性能、高溫性能等方面具有突出的優(yōu)勢(shì),是電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力鋰離子電池和儲(chǔ)能電池的理想正極材料。磷酸鐵是制備磷酸鐵鋰的重要前驅(qū)體。高品質(zhì)、低成本電池級(jí)磷酸鐵的制備新技術(shù)日益受到重視。本文研究了控制結(jié)晶-陳化晶化法、氧化控制結(jié)晶-陳化晶化法、尿素?zé)峤獬恋矸ㄈN新型的磷酸鐵制備工藝,研制出多種新型的磷酸鐵前驅(qū)體。將磷酸鐵前驅(qū)體制備成磷酸鐵鋰,做成電池,系統(tǒng)地測(cè)試評(píng)價(jià)材料的電化學(xué)性能。用分光光度法分析、ICP分析、化學(xué)分析、差熱熱重分析、X射線衍射分析、激光粒度分析、掃描電鏡分析等對(duì)磷酸鐵前驅(qū)體和磷酸鐵鋰正極材料的成分、結(jié)構(gòu)、形貌、物理化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)地分析表征。研究表明,控制結(jié)晶-陳化晶化法可以實(shí)現(xiàn)磷酸鐵前驅(qū)體的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),有利于簡(jiǎn)化工藝、降低成本、增大生產(chǎn)能力、提高產(chǎn)品品質(zhì)。制備出的前驅(qū)體呈球殼狀,流動(dòng)性好。氧化控制結(jié)晶-陳化晶化法作了進(jìn)一步的改進(jìn),不僅可以實(shí)現(xiàn)磷酸鐵前驅(qū)體的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),而且可以省去Fe~(2+)的預(yù)氧化步驟,簡(jiǎn)化了工藝流程,同時(shí)顯著節(jié)約了酸和堿,成本明顯降低。通過(guò)研究提出了陳化晶化技術(shù),可使非晶態(tài)FePO_4·2H_2O轉(zhuǎn)化生成結(jié)晶態(tài)FePO_4·2H_2O,并對(duì)其成分、結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行有效調(diào)控,特別對(duì)調(diào)控前驅(qū)體的Fe/P摩爾比具有重要意義。研究表明,采用上述兩種新型工藝,鐵源既可以用硫酸亞鐵也可以用硝酸鐵,堿既可以用氨水也可以用氫氧化鈉,都可以制備出結(jié)晶完好具有微納米結(jié)構(gòu)的FePO_4·2H_2O,以此為前驅(qū)體制得的磷酸鐵鋰正極材料具有優(yōu)異的性能。尿素?zé)峤獬恋矸ǹ梢砸徊街频媒Y(jié)晶態(tài)的FePO_4·2H_2O,省去了陳化晶化過(guò)程,進(jìn)一步簡(jiǎn)化了工藝,降低了成本。用上述三種新工藝制得了石墨烯復(fù)合磷酸鐵前驅(qū)體,以此制得的石墨烯復(fù)合磷酸鐵鋰正極材料的倍率性能和大電流充放電性能顯著改善。氧化控制結(jié)晶-陳化晶化法中試生產(chǎn)表明,新技術(shù)特別適合于磷酸鐵前驅(qū)體的連續(xù)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。制得的磷酸鐵鋰正極材料具有優(yōu)異的綜合性能,特別是具有高壓實(shí)密度的突出優(yōu)點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TM912;TQ131.11
【部分圖文】：

LiFePO4-石墨電池充放電原理示意圖

FePO·2HO前驅(qū)體的差熱-熱重分析曲線圖

樣品的XRD圖譜
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2891924