LiFePO₄是鋰電池中重要的正極材料,具有循環(huán)性能好、安全性高、環(huán)境友好等優(yōu)點。但是自身電導率低、離子擴散系數(shù)低、振實密度不高等問題制約了其發(fā)展。影響其性能的核心因素是形貌、納米化以及導電率。本論文圍繞控制納米化和導電率問題展開研究,為了實現(xiàn)LiFePO₄納米化,首先從FePO₄前驅(qū)體著手,在磷酸鐵的晶體生長過程中通過添加表面活性劑來控制晶體形貌以及實現(xiàn)納米化;同時我們還研究了合成方法對磷酸鐵鋰的影響,特別是專注包覆方法和包覆材料,本文的具體工作和研究成果如下:首先通過選取Fe(NO₃)₃·9H₂O、NH₄H₂PO₄為原料,通過水熱法合成FePO₄前驅(qū)體,利用XRD、SEM、TG、FTIR等物相分析探究不同的p H、反應時間、反應溫度對前驅(qū)體的影響。實驗表明水熱法制備出的磷酸鐵為FePO₄·H2O,p H為1.45、反應溫度為120℃、反應時間為...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池簡介
    1.3 鋰離子電池正極材料
        1.3.1 錳酸鋰(LiMn₂O₄)
        1.3.2 鈷酸鋰(LiCO₂)
        1.3.3 鎳酸鋰(LiNiO₂)
        1.3.4 磷酸鐵鋰(LiFePO₄)
        1.3.5 三元材料
    1.4 磷酸鐵鋰正極材料
        1.4.1 磷酸鐵的晶體結(jié)構(gòu)和充放電原理
        1.4.2 磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)和充放電原理
        1.4.3 磷酸鐵鋰的制備方法
        1.4.4 磷酸鐵鋰的改性方法
    1.5 論文工作內(nèi)容以及研究意義
第2章 實驗儀器及研究方法
    2.1 實驗材料及設備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗過程
        2.2.1 磷酸鐵前驅(qū)體的制備
        2.2.2 磷酸鐵鋰的制備
        2.2.3 磷酸鐵鋰電池的組裝
    2.3 分析和表征手段
        2.3.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.3.2 X射線衍射分析
        2.3.3 TG-DSC分析
        2.3.4 傅里葉紅外光譜分析儀
        2.3.5 電池充放電測試
        2.3.6 循環(huán)伏安與交流阻抗
第3章 磷酸鐵前驅(qū)體的制備
    3.1 引言
    3.2 水熱法制備磷酸鐵
        3.2.1 不同pH對磷酸鐵前驅(qū)體的影響
        3.2.2 水熱溫度對FePO₄的影響
        3.2.3 反應時間對FePO₄的影響
    3.3 添加表面活性劑水熱法合成磷酸鐵
        3.3.1 不同表面活性劑對合成磷酸鐵的影響
        3.3.2 CTAB用量對合成FePO₄ 的影響
        3.3.3 FePO₄前驅(qū)體的紅外分析
        3.3.4 PVP用量對合成FePO₄ 的影響
    3.4 前驅(qū)體中結(jié)晶水含量測定
    3.5 球形磷酸鐵鋰顆粒的形成機理
    3.6 本章小結(jié)
第4章 不同制備方法合成磷酸鐵鋰
    4.1 引言
    4.2 水熱法合成LiFePO₄ 正極材料
        4.2.1 實驗方法
        4.2.2 LiFePO₄ 正極材料的表征分析
    4.3 共沉淀法合成LiFePO₄ 正極材料
        4.3.1 材料的表征分析
    4.4 一步水熱法法制備LiFePO₄ 正極材料
        4.4.1 實驗方法
        4.4.2 材料的表征分析
    4.5 電化學分析
        4.5.1 不同制備方法的首次充放電分析
        4.5.2 不同制備方法合成樣品的循環(huán)性能分析
        4.5.3 不同制備方法合成樣品在不同倍率下的循環(huán)性能分析
        4.5.4 循環(huán)伏安圖與阻抗分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 磷酸鐵鋰的改性研究
    5.1 引言
    5.2 不同碳源對LiFePO₄/C的影響
        5.2.1 XRD物相分析
        5.2.2 SEM形貌分析
        5.2.3 電化學性能分析
    5.3 不同碳含量對LiFePO₄/C的影響
        5.3.1 XRD物相分析
        5.3.2 SEM形貌分析
        5.3.3 EDS數(shù)據(jù)分析
        5.3.4 電化學分析
        5.3.5 碳包覆的反應原理
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文和專利
致謝



本文編號：3748030