發(fā)布時間：2019-02-28 14:34

【摘要】：橄欖石結構磷酸亞鐵鋰是用于動力型鋰離子電池的正極材料之一。以磷酸鐵為鐵源，配以鋰源化合物和添加組分所制磷酸亞鐵鋰表現(xiàn)出較高的電化學活性和較大的振實密度，受到業(yè)內(nèi)的重視。因市售磷酸鐵的制備工藝多種多樣，多是將金屬鐵制成鐵鹽后將鐵鹽制成氫氧化鐵，將氫氧化鐵與磷酸反應制備磷酸鐵，，或?qū)㈣F鹽與磷酸鹽發(fā)生復分解反應制備磷酸鐵。并多采用氨水來調(diào)節(jié)反應體系的pH值，采用上述方法最終所制磷酸鐵固體或是羥基和結晶水數(shù)量不確定的堿式水合磷酸鐵Fe(OH)x(PO4)y·nH2O，或是羥基、銨根和結晶水數(shù)量不確定的堿式水合磷酸銨鐵Fe(NH4)x(OH)y(PO4)z·nH2O。若要直接利用這種晶體結構、鐵磷比、羥基、銨根和結晶水具體數(shù)量不確定的磷酸鐵作為原料來制備磷酸亞鐵鋰，會使最終原料混合物中的鋰、鐵、磷比例很難控制到磷酸亞鐵鋰要求的1:1:1。本論文通過優(yōu)化沉淀法工藝參數(shù)制備出晶體結構、鐵磷比和結晶水穩(wěn)定的磷酸鐵；并提出一種制備磷酸鐵電解法工藝；以自制磷酸鐵為原料，采用高溫固相法制備出覆碳磷酸亞鐵鋰；應用SEM、TG-DSC、XRD、CV、EIS等分析測試技術對所制磷酸鐵和磷酸亞鐵鋰的一些理化性能和電化學性能進行表征。具體結論如下： (1)沉淀法最佳工藝參數(shù)：在下述工藝條件下可制得鐵磷比0.96-1.0，結晶水數(shù)量為2.0-2.2的單斜晶系黃白色磷酸鐵產(chǎn)品�？刂葡跛徼F和磷酸二氫銨的摩爾比為1:2向反應體系加料；配以濃度為硝酸鐵濃度1.5%的CTAB或者SDBS為添加劑，用磷酸和氫氧化鈉溶液控制反應pH為2.0-2.5，反應溫度65℃-75℃。 (2)以濃度為1.0mol/L磷酸二氫銨溶液為電解液，磷酸調(diào)節(jié)電解液pH=2采用隔膜式電解槽，以金屬鐵為陽極，以金屬鎳為陰極，分別采用恒電流或恒電壓兩種方式的直流電電解，電解過程不斷向陽極液中添加20%的雙氧水，雙氧水的添加量與電解電流的比值為2mol H2O2/h：60A/h，得到無定形FePO42H2O。實驗表明恒流電解所制FePO42H2O的顆粒分布更均勻。 (3)用共沉淀法和電解法所制備的FePO4為磷源，以氫氧化鋰為鋰源，葡萄糖為還原劑，通過碳熱還原法合成結晶度良好的LiFePO4/C復合材料。在不同表面活性劑(CTAB和SDBS)下合成的LiFePO4/C復合材料樣品的形貌并沒有發(fā)生很大的變化，分別為六邊形和球形，經(jīng)XRD分析，發(fā)現(xiàn)與橄欖石結構LiFePO4(NO.40-1499)匹配很好，材料的XRD圖譜中無雜質(zhì)相。在不同電解條件下合成的LiFePO4/C復合材料形貌為球形，與正交晶系LiFePO4(NO.19-0721)匹配很好，但是在恒流條件下得到的材料峰形鋒銳，結晶度較高。 (4)探討了分別以沉淀法(分別配以CTAB或SDBS)和電解法合成的磷酸鐵為鐵源合成LiFePO4/C復合材料的電化學性能。電化學性能測試表明，由于SDBS合成的前驅(qū)體具有類球形結構，因此在后續(xù)工作中得到的復合材料形貌并未改變并且具有穩(wěn)定的放電電壓，類球形結構提高了LiFePO4/C的振實密度，增大產(chǎn)物的表面積。在恒流和恒壓條件下合成FePO4分別制備LiFePO4/C復合材料均表現(xiàn)出良好的電化學性能，首次充放電效率分別為95.3%和96.6%，初始容量分別為148.1和150.2mAh/g，在恒流條件下得到的材料循環(huán)20次后放電比容量幾乎沒有衰減。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【共引文獻】

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本文編號：2431884