發(fā)布時(shí)間：2017-06-15 15:11

  本文關(guān)鍵詞：磷酸鐵鋰電極界面反應(yīng)機(jī)制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池的電極界面反應(yīng)過(guò)程對(duì)電池的充放電容量、循環(huán)特性及倍率性能等具有重要影響。因此研究鋰離子電池的電極界面反應(yīng)過(guò)程對(duì)闡明其容量衰減機(jī)理、提高其循環(huán)容量及倍率性能等具有十分重要的意義。磷酸鐵鋰(LiFePO_4)是目前廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正極材料,然而對(duì)于LiFePO_4的電化學(xué)阻抗譜(EIS)的解釋還有很多爭(zhēng)論。本文中,首先采用EIS研究了添加不同比例石墨導(dǎo)電劑的LiFePO_4電極在室溫條件下的電化學(xué)脫嵌鋰過(guò)程。結(jié)果表明,導(dǎo)電劑的比例對(duì)LiFePO_4電極的特征電化學(xué)阻抗譜具有顯著的影響:室溫下隨著電極中導(dǎo)電劑的增多,阻抗譜從一個(gè)半圓和一條斜線轉(zhuǎn)變成兩個(gè)半圓和一條斜線;當(dāng)LiFePO_4電極中的導(dǎo)電劑含量低于30%時(shí),室溫下LiFePO_4電極的特征阻抗譜為高頻區(qū)的一個(gè)半圓和低頻區(qū)的一條斜線,其中,高頻區(qū)的半圓主要?dú)w屬于電極材料與集流體之間的接觸阻抗,而非通常所理解的電荷傳遞過(guò)程。然而,在特定的嵌鋰狀態(tài)下,添加50%石墨導(dǎo)電劑的LiFePO_4電極的特征阻抗譜則由三個(gè)部分組成,即兩個(gè)半圓和一條斜線,其中高頻區(qū)的半圓主要?dú)w屬于電極材料與集流體之間的接觸阻抗,中頻區(qū)的半圓歸屬于電荷傳遞過(guò)程和電極顆粒間的接觸阻抗。其中,中頻區(qū)半圓隨電極電位的變化,主要是由電荷傳遞過(guò)程引起的。接著,本文研究了商品化LiFePO_4電極在脫嵌鋰過(guò)程中的EIS譜特征隨溫度的變化。結(jié)果表明,在5℃,LiFePO_4電極在脫嵌鋰過(guò)程中,其阻抗譜中存在三個(gè)半圓;并且,LiFePO_4電極的阻抗譜特征的變化與環(huán)境溫度有關(guān),隨溫度的升高,歸屬于電極材料與集流體之間的接觸阻抗的半圓和歸屬于鋰離子在SEI膜中的遷移的半圓會(huì)發(fā)生重疊而成為一個(gè)半圓。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,室溫下LiFePO_4電極阻抗譜的高頻區(qū)半圓不僅歸屬于電極材料與集流體之間的接觸阻抗還和鋰離子在SEI膜中的遷移有關(guān)。通過(guò)選取適當(dāng)?shù)牡刃щ娐窋M合了實(shí)驗(yàn)所得的電化學(xué)阻抗譜數(shù)據(jù),測(cè)得了LiFePO_4電極在電解液中相關(guān)的反應(yīng)活化能ΔG。此外,本文采用高能球磨法合成了LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C復(fù)合正極材料,采用EIS和恒流充放電技術(shù)研究了該材料電極的電化學(xué)脫嵌鋰過(guò)程和相應(yīng)的循環(huán)性能。結(jié)果表明:合成的LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C正極材料具有典型的橄欖石結(jié)構(gòu),并且具有優(yōu)良的電化學(xué)性能,其首周放電容量為142.2 mAh g-1,100周放電容量為144.8 mAh g-1。EIS研究結(jié)果表明,LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C電極的Nyquist圖由高頻區(qū)的一個(gè)半圓、中頻區(qū)的一段圓弧和低頻區(qū)的一條斜線組成,其中高頻區(qū)的一個(gè)半圓歸屬于電極材料與集流體之間的接觸阻抗和鋰離子在SEI膜中的遷移,中頻區(qū)的圓弧歸屬于電荷傳遞過(guò)程。
【關(guān)鍵詞】：磷酸鐵鋰 鋰離子電池 電化學(xué)阻抗譜 電極界面反應(yīng)機(jī)制 動(dòng)力學(xué)參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 變量注釋表18-19
• 1 緒論19-29
• 1.1 鋰離子電池簡(jiǎn)介19-20
• 1.2 鋰離子電池的工作原理和基本結(jié)構(gòu)20-22
• 1.3 鋰離子電池正極材料簡(jiǎn)介22-26
• 1.4 鋰離子電池電極界面反應(yīng)機(jī)制26-28
• 1.5 本論文研究意義及內(nèi)容28-29
• 2 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)技術(shù)29-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.2 電極的制備和電池的組裝30-33
• 3 LiFePO_4電極界面反應(yīng)機(jī)制研究33-49
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 3.3 材料表征35-36
• 3.4 LiFePO_4電極基本電化學(xué)性能研究36-38
• 3.5 LiFePO_4電極界面反應(yīng)機(jī)制EIS研究38-47
• 3.6 本章小結(jié)47-49
• 4 溫度對(duì)LiFePO_4中鋰離子脫嵌過(guò)程的影響49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分50
• 4.3 結(jié)果與討論50-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 5 LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C的制備及其電化學(xué)性能63-73
• 5.1 引言63-64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分64-65
• 5.3 材料表征65-66
• 5.4 LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C電極基本電化學(xué)性能研究66-67
• 5.5 LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C電極界面反應(yīng)機(jī)制EIS研究67-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 6 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-84
• 作者簡(jiǎn)歷84-86
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集86

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9 單玉香;王群才;孟慶臻;;鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的研究進(jìn)展[J];化工科技;2010年03期

10 牛錛;滿麗瑩;齊恩磊;;水熱合成磷酸鐵鋰粉體的研究[J];硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程;2010年05期

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1 謝輝;;摻雜金屬離子對(duì)磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)及性能的影響[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

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1 本報(bào)記者 胡Z，

本文編號(hào)：452781