鋰離子電池在社會生活的諸多領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用的越來越廣,對鋰離子電池的性能要求也越來越高。在鋰離子電池的所有材料中,正極材料對鋰離子電池產(chǎn)品的成本和性能有著非常重要的影響,所以開發(fā)低成本、高安全性、綠色環(huán)保、高性能的正極材料具有非常重要的意義。橄欖石型正極材料LiMnP04具有4.1 V的高電壓、低成本及優(yōu)良的安全性能和耐過充性能等優(yōu)點,被越來越多的人所關(guān)注。但是LiMnPO4的電子結(jié)構(gòu)中能帶間隙為2 eV表現(xiàn)為絕緣體特征,其電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率都非常低。課題組前期通過碳包覆和Fe、Mg金屬離子摻雜等方法研究得出在此分子式LiMno.8Fe0.19Mg0.01PO4/C下,材料具有非常好的電化學(xué)性能。傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)加熱方式具有能耗高、時間長等缺點,而微波加熱具有節(jié)能高效、安全無污染等優(yōu)點。本文采用微波燒結(jié)工藝合成LiMn0.8Fe0.19Mg0.01PO4/C正極材料,以改善正極材料LiMno.8Fe0.19Mg0.01PO4/C的電化學(xué)性能為主要目的。探究了不同燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時間、碳含量、兩段法加熱和燒結(jié)后再球磨退火等對材料結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響。接著對前驅(qū)體的球磨工藝進(jìn)行... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１各種電池能量密度??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??為滿足電池更高的性能需求，日本ＡｓａｈｉＫａｓｅｉ公司⑷設(shè)計開發(fā)了鋰離子電池，??

鋰離子電池的本質(zhì)是一種濃差電池，其正負(fù)電極均是由嵌入型鋰離子化合物??組成，是指其中的Ｌｉ＋嵌入和脫出正負(fù)極材料的一種可充放電的高能電池。??圖１－２為鋰離子電池充放電示意圖。如果以ＵＣ〇０２正極材料和石墨負(fù)極材料??為例，充電時的電極反應(yīng)可以表不為：??正極：ＬｉＣｏ〇２?—?Ｌｉ卜ｘＣｏ〇２?＋?ｘＬｉ＋?＋?ｘｅ－??負(fù)極：６Ｃ?＋?ｘＬｉ＋?＋?ｘｅ－?—?ＬｉｘＣ６??■?，?丨丨廣＾??，＿＾ｊｉ?Ｔ－４－—?Ｊ?Ｔ?－｜１??■■■■Ｂ?：?＿?Ｋ＂ｈ－．ｒ＇?；ｉｒ■！?．．．?ｊ??ｒａｔ??Ｃｈａｒｇｅｄ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??圖１－２鋰離子電池充放電示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈａｒｇｅ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｉｎ?ａ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??１．３鋰離子電池正極材料??鋰離子電池正極材料是鋰離子電池最重要的組成部分之一，它不僅作為電極??材料參與電化學(xué)反應(yīng)，還要提供鋰源。正極材料是鋰離子電池技術(shù)的核心和關(guān)鍵。??在設(shè)計和選取鋰離子電池正極材料時，要綜合考慮許多因素，比如能量密度、成??本安全性、以及對環(huán)境的影響等各種因素。理想的鋰離子電池正極材料應(yīng)該滿足??以下條件［８

與層狀材料放電曲線不同，匕屮￡？０４的充放電曲線在３．４?Ｖ?（相對于Ｌｉ／Ｌｉ＋）??有一很平的電壓平臺，因此有研究者認(rèn)為ＵＦｅＰ０４的脫／嵌鋰反應(yīng)為兩相反應(yīng)［２８，２９］，??鋰離子脫嵌過程就是發(fā)生在ＬｉＦｅＰ０４／ＦｅＰ〇４之間的相變過程。圖１－４為ＬｉＦｅＰ０４??在充放電中的結(jié)構(gòu)變化示意圖。另一種觀點認(rèn)為ＬｉＦｅＰ０４脫／嵌是單相反應(yīng)。谷林??等？＾］利用球差校正環(huán)形明場成像技術(shù)不僅可以直接觀察到ＵＦｅＰ〇４中的鋰離??子，而且首次在部分脫鋰的ＬｉＦｅＰ０４單晶納米線（６／＝６５ｎｍ）觀測到了鋰離子隔??行脫出的現(xiàn)象。Ｌｉｕ等和Ｏｒｉｋａｓａ等分別利用軟Ｘ射線吸收光譜和時間分辨??Ｘ射線衍射從實驗上給出了?ＬｉＦｅＰ０４脫鋰過程中存在單相結(jié)構(gòu)的證據(jù)。第三種觀??點認(rèn)為ＬｉＦｅＰ０４在脫嵌／鋰過程中出現(xiàn)ＬｉＦｅＰ０４／ＩＩ階／ＦｅＰＣＭ三相共存結(jié)構(gòu)。為了闡??明顆粒尺寸或摻雜等對階結(jié)構(gòu)的影響，Ｓｕｏ?Ｌ?Ｍ等進(jìn)一步研究了部分脫鋰的Ｎｂ??摻雜ＬｉＦｅＰ〇４納米顆粒（ｃ／＝?２００?ｎｍ）的原子結(jié)構(gòu)，清楚地觀察到了沿ａ軸方向??ＬｉＦｅＰ〇４和ＦｅＰＣＭ兩相界面處存在高度有序的階結(jié)構(gòu)。階結(jié)構(gòu)界面厚度約為２ｎｍ，??并且與６軸方向垂直，這進(jìn)一步支持了鋰離子沿６軸方向一維輸運模型。同時，??兩相界面呈彎曲狀。Ｎｂ在Ｌｉ為的摻雜不會對階結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)產(chǎn)生明顯的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題(Ⅸ)——非水液體電解質(zhì)材料[J]. 劉亞利,吳嬌楊,李泓.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(03)
[2]原子尺度鋰離子電池電極材料的近平衡結(jié)構(gòu)[J]. 肖東東,谷林.  中國科學(xué):化學(xué). 2014(03)
[3]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題(Ⅷ)——負(fù)極材料[J]. 羅飛,褚賡,黃杰,孫洋,李泓.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(02)
[4]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題(VII)——正極材料[J]. 馬璨,呂迎春,李泓.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(01)
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