LiFePO4(LFP)作為一種鋰離子電池的正極材料,因其性能優(yōu)異而在諸如電動汽車、便攜式移動設(shè)備電源、儲能電源等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。但是在LFP的工業(yè)生產(chǎn)過程中,以及向大功率動力電池發(fā)展的道路上,其仍然面臨著許多待續(xù)解決的問題。比如在利用高溫固相法生產(chǎn)的工業(yè)中,因為一些銨鹽類物質(zhì)常被作為原材料來使用,導(dǎo)致生產(chǎn)過程中有氨氣的產(chǎn)生,這無形中增加了企業(yè)處理廢氣的成本,以及惡化了環(huán)境,威脅著生產(chǎn)者的健康。而磷酸鐵鋰本身的一些特性也增加了其在動力電池方面應(yīng)用的難度:其離子導(dǎo)電率和電子導(dǎo)電率低,影響其在大電流充放電時的性能;振實密度低,這降低了電池的能量密度。本文探索了在生產(chǎn)過程中沒有氨氣產(chǎn)生、并且適合工業(yè)生產(chǎn)的方法和工藝,并利用對材料進(jìn)行一些改性處理來提高其電化學(xué)性能。通過采用磷酸二氫鋰、磷酸鐵、草酸亞鐵等不含有銨鹽的物質(zhì)作為起始原料,采用高溫固相法綠色(制備過程中沒有氨氣的產(chǎn)生)合成了碳包覆的磷酸鐵鋰材料。根據(jù)不同的原料配方,分別優(yōu)化了其實驗工藝參數(shù):燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間、碳包覆量等。通過XRD、SEM等手段對材料進(jìn)行表征,利用LAND測試儀、電化學(xué)工作站對材料所裝配電池的電化學(xué)性能進(jìn)行測試...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池的發(fā)展
    1.2 鋰離子電池的原理
    1.3 鋰離子電池正極材料的發(fā)展
        1.3.1 鈷酸鋰正極材料
        1.3.2 錳酸鋰正極材料
        1.3.3 磷酸鐵鋰正極材料
    1.4 正極材料磷酸鐵鋰的研究進(jìn)展
        1.4.1 LiFePO₄正極材的合成方法
            1.4.1.1 高溫固相法
            1.4.1.2 水熱法
            1.4.1.3 溶膠凝膠法
    1.5 本文的研究內(nèi)容
第二章 實驗條件和測試方法
    2.1 實驗用的設(shè)備及原料
    2.2 材料的微觀表征方法
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.2.3 激光粒度分布儀
    2.3 材料的電化學(xué)性能測試
        2.3.1 制作模擬電池
        2.3.2 電池的電化學(xué)性能測試
            2.3.2.1 充放電循環(huán)測試
            2.3.2.2 循環(huán)伏安測試
            2.3.2.3 交流阻抗測試
第三章 以磷酸鐵(FePO₄)制備碳包覆磷酸鐵鋰
    3.1 以磷酸鐵(FePO₄)為起始原料制備LiFePO₄/C
    3.2 碳源對電化學(xué)性能的影響
        3.2.1 不同碳源包覆的材料的XRD表征
        3.2.2 不同碳源包覆的材料的電化學(xué)性能
    3.3 碳包覆量對材料電化學(xué)性能的影響
        3.3.1 碳包覆量對材料微觀形貌的影響
        3.3.2 不同碳包覆量對電化學(xué)性能的影響
    3.4 燒結(jié)溫度的影響
        3.4.1 不同燒結(jié)溫度合成材料的SEM分析
        3.4.2 燒結(jié)溫度對材料的電化學(xué)性能的影響
    3.5 燒結(jié)時間的影響
    3.6 前驅(qū)體壓塊對材料電化學(xué)性能的影響
        3.6.1 SEM分析
        3.6.2 電化學(xué)性能測試
    3.7 過量鋰對材料電化學(xué)性能的影響
    3.8 小結(jié)
第四章 以磷酸二氫鋰合成LiFePO₄/C
    4.1 鐵源對合成材料的電化學(xué)影響
        4.1.1 不同鐵源合成材料的XRD
        4.1.2 不同鐵源合成材料的電化學(xué)性能
    4.2 燒結(jié)溫度對材料電化學(xué)性能的影響
    4.3 碳包覆工藝對材料性能的影響
        4.3.1 碳源的影響
        4.3.2 二次包覆對電化學(xué)性能的影響
            4.3.2.1 二次碳包覆工藝流程
            4.3.2.2 不同二次碳包覆量對材料電化學(xué)性能的影響
    4.4 以磷酸二氫鋰制備碳包覆LiFePO₄-Li3_V
2(PO₄)₃ 復(fù)合材料
        4.4.1 xLiFePO₄-(1-x)Li₃V₂(PO₄)₃ 復(fù)合材料的合成
        4.4.2 不同比例的xLiFePO₄-(1-x)Li₃V₂(PO₄)₃ 復(fù)合材料的XRD分析
        4.4.3 xLiFePO₄-(1-x)Li₃V₂(PO₄)₃ 復(fù)合材料的SEM分析
        4.4.4 不同比例的xLiFePO₄-(1-x)Li₃V₂(PO₄)₃ 復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    4.5 小結(jié)
第五章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
碩士期間取得的研究成果



本文編號：3875491