本文關(guān)鍵詞：鋰鐵磷配比對(duì)磷酸鐵鋰物化性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鋰離子電池作為其中核心部件之一成為研究熱點(diǎn)。正極材料磷酸鐵鋰具有充放電平臺(tái)穩(wěn)定、比容量較高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好的特點(diǎn)成為重要的鋰離子電池正極材料。在磷酸鐵鋰材料合成方法中,以碳酸鋰、磷酸鐵和碳源為原料,通過碳熱還原反應(yīng)制備磷酸鐵鋰材料,已廣泛應(yīng)用于Li FePO4/C材料的實(shí)際生產(chǎn)中,但實(shí)踐發(fā)現(xiàn),磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和材料性能的一致性非常難于控制,材料物化性能、電化學(xué)性能以及后續(xù)在電池中的應(yīng)用性能受原料及工藝參數(shù)波動(dòng)影響的敏感性高。LiFePO4/C材料合成中所涉及的重要工藝參數(shù)較多,包括鋰鐵磷的原料配比、高溫煅燒合成溫度、前驅(qū)體球磨時(shí)間等工藝因素。本文系統(tǒng)研究了鋰鐵磷配比、高溫煅燒溫度等關(guān)鍵工藝條件對(duì)材料粒度及形貌的影響,通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)及電化學(xué)方法對(duì)材料的形貌、一次顆粒粒度、物相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn):(1)以Fe:P摩爾比為0.985的磷酸鐵為原料時(shí):在相同的煅燒溫度條件下,Li:Fe摩爾配比對(duì)磷酸鐵鋰材料的一次顆粒形貌、粒度和電化學(xué)性能有明顯影響,Li元素過量程度的增大有助于細(xì)化晶粒,緩解晶粒間的燒結(jié)融合,但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致非活性磷酸鋰雜相生成,Li元素的適量過量有助于提高磷酸鐵鋰材料的倍率放電性能。在鋰鐵比例一定的條件下,隨著煅燒溫度由700℃升高至800℃,所合成磷酸鐵鋰材料的一次顆粒粒度逐漸增大,在700℃增加至775℃溫度區(qū)間內(nèi),Li:Fe摩爾比分別為為1.01、1.03和1.04體系,粒徑隨溫度升高的增長(zhǎng)變化率約為2 nm·℃-1、1 nm·℃-1和0.5 nm·℃-1,原料中Li過量程度越少,粒徑隨溫度變化率越大。煅燒溫度在800℃時(shí),不同Li:Fe摩爾比的磷酸鐵鋰材料一次顆粒都出現(xiàn)了異常長(zhǎng)大,電化學(xué)性能急劇下降。(2)以Fe:P摩爾比為0.957的磷酸鐵為原料時(shí):在700℃煅燒溫度下,一次顆粒粒度隨Li:Fe摩爾配比增加而減小,但相對(duì)Fe:P比為0.985時(shí)合成的材料,在同樣條件下,一次顆粒平均粒徑明顯增大(如Li:Fe摩爾配比為1.03,粒徑增大100 nm以上),P相對(duì)Fe的大量過量,對(duì)一次顆粒的生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用。在鋰鐵摩爾比為1.03時(shí),隨著煅燒溫度由675℃升高至775℃,所合成磷酸鐵鋰材料的一次顆粒粒度快速增大,粒徑隨溫度升高的增長(zhǎng)變化率約為3nm·℃-1,增速明顯高于Fe/P比為0.985時(shí)合成的材料;此外,與Fe/P比為0.985時(shí)合成的材料不同的是,不同Li:Fe摩爾比的磷酸鐵鋰材料粒徑隨溫度升高的增長(zhǎng)變化率基本一致。電化學(xué)性能特別是倍率性能,隨合成溫度的升高、一次顆粒粒度增大而急劇下降,焙燒溫度高于725℃后,5C放電容量下降至100 mAh·g-1左右。相對(duì)Fe/P比為0.985時(shí)合成的材料而言,電化學(xué)性能有所下降。對(duì)于Fe:P摩爾比為0.985的磷酸鐵原料,當(dāng)合成溫度在700℃至750℃之間,鋰鐵比為1.02至1.04時(shí)材料的電化學(xué)性能相對(duì)較好。對(duì)于Fe:P摩爾比為0.957的磷酸鐵原料,當(dāng)合成溫度在675℃至725℃之間,鋰鐵比為1.02至1.04時(shí)材料的電化學(xué)性能相對(duì)較好。
【關(guān)鍵詞】：碳熱還原法 磷酸鐵鋰 LiFePO_4 Li/Fe摩爾比 溫度
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 研究背景11
• 1.2 鋰離子電池與正極材料發(fā)展11-15
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展與電池工作原理11-12
• 1.2.2 鋰離子電池工作原理12-15
• 1.3 橄欖石型磷酸鐵鋰材料15-26
• 1.3.1 橄欖石型磷酸鐵鋰的合成方法16-20
• 1.3.2 磷酸鐵鋰正極材料的改進(jìn)方法20-26
• 1.4 本課題研究意義與主要研究?jī)?nèi)容26-27
• 2 實(shí)驗(yàn)方案與研究方法27-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所用原料27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案28-29
• 2.3 研究方法29-32
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）29-30
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）30
• 2.3.3 恒流充放電測(cè)試30
• 2.3.4 化學(xué)滴定30-32
• 3 以鐵磷比為 0.985磷酸鐵為原料時(shí)，鋰鐵比和溫度對(duì)磷酸鐵鋰物化性能的影響32-45
• 3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)32-34
• 3.2 鋰含量對(duì)磷酸鐵鋰材料物化性能的影響34-37
• 3.2.1 鋰含量不同對(duì)磷酸鐵鋰材料粒度的影響34-35
• 3.2.2 鋰含量不同對(duì)磷酸鐵鋰材料電化學(xué)性能的影響35-36
• 3.2.3 鋰含量對(duì)磷酸鐵鋰材料物相的影響36-37
• 3.3 合成溫度對(duì)磷酸鐵鋰材料物化性能的影響37-43
• 3.3.1 合成溫度與磷酸鐵鋰材料粒度關(guān)系37-40
• 3.3.2 合成溫度對(duì)磷酸鐵鋰材料電化學(xué)性能的影響40-41
• 3.3.3 合成溫度對(duì)磷酸鐵鋰材料物相的影響41-43
• 3.4 小結(jié)43-45
• 4 以鐵磷比為 0.957磷酸鐵為原料時(shí)，鋰鐵比和溫度對(duì)磷酸鐵鋰物化性能的影響45-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)45-46
• 4.2 鋰含量對(duì)磷酸鐵鋰材料物化性能的影響46-49
• 4.2.1 鋰含量不同對(duì)磷酸鐵鋰材料粒度及物相成分的影響46-48
• 4.2.2 鋰含量不同對(duì)磷酸鐵鋰材料電化學(xué)性能的影響48-49
• 4.3 合成溫度對(duì)磷酸鐵鋰材料物化性能的影響49-56
• 4.3.1 合成溫度與磷酸鐵鋰材料粒度關(guān)系49-52
• 4.3.2 合成溫度對(duì)磷酸鐵鋰材料電化學(xué)性能的影響52-55
• 4.3.3 合成溫度對(duì)磷酸鐵鋰材料物相的影響55-56
• 4.4 鐵磷比 0.957磷酸鐵為原料樣品的低溫性能56-57
• 4.5 小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果68-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：386147