本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池活性材料硅酸亞鐵鋰的制備及性能研究　出處：《鄭州大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：鋰離子電池以其能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備。其中,鋰離子電池正極材料的容量較低是制約其比能量進一步提升的關(guān)鍵因素,因此高容量鋰離子電池正極材料是目前的一個研究熱點。近年來,Li2Fe Si O4因其價格低廉、環(huán)境友好、理論放電比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點引起了廣泛的關(guān)注,然而該材料的導電率很低(僅為6×10-14S cm-1)。本論文采用不同形貌特征的二氧化硅作為硅源,構(gòu)筑一系列不同形貌的硅酸亞鐵鋰與不同碳材料的復合材料,并對其制備過程及產(chǎn)物的電化學性能展開研究,主要內(nèi)容包括以下三個方面:(1)以納米Si O2為原料制備碳包覆的Li2Fe Si O4/C和Li2-xFe Si1-xPxO4/C。結(jié)果表明,Li2Fe Si O4/C材料在制備過中出現(xiàn)了Fe2O3雜質(zhì),在10 m A g-1的電流密度下首次放電比容量為164m Ah g-1。而通過磷酸二氫氨參與反應(yīng)所制得的Li2-xFe Si1-xPxO4/C表現(xiàn)出了不同的結(jié)構(gòu)和性能,其中,x=3%時,產(chǎn)物不含其他雜質(zhì)相,且在相同的測試條件下首次放電比容量可達179m Ah g-1,超過一個鋰離子脫嵌的容量,在前5周放電比容量的衰減量是首次放電比容量的8.9%,但此后基本保持穩(wěn)定,第30周放電比容量為第六周放電容量的94.5%,表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。并且,經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn),在Li2-xFe Si1-xPxO4/C的合成過程中涉及到了一個自催化的過程,即NH4H2PO4在多種條件下可以逐步分解出H2,增強了體系的還原性,阻止了產(chǎn)物中三價鐵雜質(zhì)的生成。(2)成功制備了復合兩種形式碳的Li1.97Fe Si0.97P0.03O4/C/G(G代表石墨烯)�？紤]到材料的振實密度,降低了無定形碳(C)的含量,并探究了最佳的石墨烯加入方式和加入量。結(jié)果表明,以球磨方式加入硅酸亞鐵鋰理論質(zhì)量8%的石墨烯得到的產(chǎn)物電化學性能最佳,在0.1C下首次放電容量可達150m Ah g-1,且倍率性能很好,而相同測試條件下不加石墨烯的材料首次放電比容量僅為68m Ah g-1。(3)以球形的中空二氧化硅為原料成功制備了具有中空結(jié)構(gòu)的Li2Fe Si O4/C和Li2Fe Si O4/C/G,產(chǎn)物不含雜質(zhì),且?guī)缀蹩梢酝耆^承模版的大小和形狀。復合石墨烯后的材料的倍率性能大大優(yōu)異于沒有復合石墨烯的材料。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

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