本文關(guān)鍵詞：微波結(jié)晶法制備電池級磷酸鐵研究

  更多相關(guān)文章： 電池級 磷酸鐵 微波結(jié)晶 界面強化結(jié)晶 磷酸鐵鋰 電化學(xué)性能

【摘要】：本文針對當(dāng)下鋰電池正極材料的研究熱點,提出利用微波結(jié)晶法制備電池級磷酸鐵的研究,同時研究了反應(yīng)條件對磷酸鐵形貌及電化學(xué)性能的影響。首先,采用微波氣液混相反應(yīng)結(jié)晶法制備出了電池級FePO4,并利用FT-IR、XRD、TGDSC、SEM以及粒度分析等手段表征產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、形貌和粒度分布。研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、鐵離子濃度、磷鐵比和硝酸等工藝條件對產(chǎn)品產(chǎn)率和粒度的影響;探究了在較低pH值(0.1~0.3)下HNO3對磷酸鐵微波結(jié)晶的影響,并對其結(jié)晶機理進(jìn)行了初步推斷;對不同條件下制備的產(chǎn)品以及以自制磷酸鐵為前驅(qū)體制備出的磷酸鐵鋰進(jìn)行電化學(xué)性能測試,分析影響電池性能的關(guān)鍵因素。其次,在微波結(jié)晶過程中,利用分散劑與沉淀劑的加入來改變產(chǎn)品粒徑;通過使用不同的分散劑,改變分散劑濃度、沉淀劑濃度、鐵離子濃度、磷鐵比和加熱功率等反應(yīng)條件,分析產(chǎn)品粒徑變化規(guī)律,并對最佳工藝條件下的產(chǎn)品進(jìn)行電化學(xué)性能的測試與分析。實驗結(jié)果表明:體系中由于HNO3的存在,微波加熱后汽化、分解成的大量氣相,在氣液界面中強化并促使正磷酸鐵的結(jié)晶,縮短了結(jié)晶時間,改變結(jié)晶產(chǎn)物形貌,晶粒外觀更為規(guī)則,呈菱形結(jié)構(gòu);較高的酸度避免Fe3+的水解,提高正磷酸鐵的純度;循環(huán)伏安測試顯示合成的磷酸鐵具有對稱的氧化還原峰,表明其可以可逆的脫嵌鋰離子;但EIS測試顯示電池內(nèi)阻過大,導(dǎo)致首次放電比容量過低,原因在于產(chǎn)品粒度大造成Li+擴散通道長、擴散速率慢。以自制磷酸鐵為前驅(qū)體合成了在0.1C下首次放電比容量為125.1mAh/g的性能良好的磷酸鐵鋰樣品。以PEG為分散劑、尿素為沉淀劑時制備出最小產(chǎn)品粒徑的最佳工藝條件如下:n(P)/n(Fe)=5,反應(yīng)物濃度為c(PEG)=200g/L,c(Urea)=75g/L,c(Fe)=0.0833M在100℃、600W功率下反應(yīng)2min。對制備出的產(chǎn)品進(jìn)行電化學(xué)性能的分析,結(jié)果表明同不加分散劑和沉淀劑的產(chǎn)品相比其電化學(xué)性能有較大的提高,具有更高的放電比容量、良好的可逆性和較低的電池內(nèi)阻。
【關(guān)鍵詞】：電池級 磷酸鐵 微波結(jié)晶 界面強化結(jié)晶 磷酸鐵鋰 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 第一章 緒論6-21
• 1.1 鋰離子電池正極材料概述6-10
• 1.1.1 鈷酸鋰6-7
• 1.1.2 錳酸鋰7-8
• 1.1.3 磷酸鐵鋰8
• 1.1.4 三元材料8-9
• 1.1.5 富鋰材料9-10
• 1.2 磷酸鐵正極材料概述10-16
• 1.2.1 磷酸鐵的結(jié)構(gòu)及制備方法10-13
• 1.2.2 磷酸鐵在鋰離子電池中的應(yīng)用13-15
• 1.2.3 磷酸鐵正極材料的改性15-16
• 1.3 微波加熱合成法概述16-19
• 1.3.1 微波加熱合成技術(shù)16-17
• 1.3.2 微波加熱合成技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)合成中的應(yīng)用17-19
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和意義19-21
• 1.4.1 本文的研究內(nèi)容19
• 1.4.2 本文的研究意義19-21
• 第二章 實驗材料及方法21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗材料與儀器21-23
• 2.3 實驗原理與方案23-25
• 2.3.1 微波結(jié)晶法制備電池級磷酸鐵的實驗原理與方案23-24
• 2.3.2 微波結(jié)晶法制備電池級磷酸鐵的改性的實驗原理與方案24
• 2.3.3 正極片的制備與扣式電池的組裝實驗方案24-25
• 2.4 表征方法25-30
• 2.4.1 元素含量分析25-26
• 2.4.2 結(jié)構(gòu)分析26-27
• 2.4.3 粒度分布分析27-28
• 2.4.4 電化學(xué)性能測試28-30
• 第三章 微波結(jié)晶法制備電池級磷酸鐵及其電化學(xué)性能研究30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 結(jié)果與分析30-44
• 3.2.1 反應(yīng)條件對產(chǎn)品產(chǎn)率的影響30-33
• 3.2.2 反應(yīng)條件對粒度和表面形貌的影響33-35
• 3.2.3 硝酸對產(chǎn)品的影響及機理推斷35-41
• 3.2.4 粒度和表面形貌對產(chǎn)品電化學(xué)性能的影響41-43
• 3.2.5 磷酸鐵鋰的制備與電池性能測試分析43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 微波結(jié)晶法制備電池級磷酸鐵的改性及其電化學(xué)性能研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 結(jié)果與分析45-55
• 4.2.1 分散劑對產(chǎn)品粒度分布和表面形貌的影響45-46
• 4.2.2 鐵離子濃度對平均粒徑的影響46-47
• 4.2.3 磷鐵比對平均粒徑的影響47-48
• 4.2.4 PEG濃度對平均粒徑和表面形貌的影響48-49
• 4.2.5 以尿素為沉淀劑時反應(yīng)條件對產(chǎn)品粒度和表面形貌的影響49-52
• 4.2.6 分散劑對產(chǎn)品電化學(xué)性能的影響52-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 第五章 結(jié)論與展望57-59
• 5.1 結(jié)論57-58
• 5.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 致謝66-67
• 附錄67-68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王洪;鄧璋瓊;李一民;陳鳴才;;FePO_4包覆修飾鋰離子電池正極材料LiCoO_2[J];電源技術(shù);2007年05期

2 張靖;孫新艷;何崗;洪建和;何明中;;錳酸鋰表面改性提高循環(huán)性能的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2012年13期

3 王琦;鄧思旭;劉晶冰;汪浩;;提高正極材料磷酸鐵鋰倍率性能的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2011年12期

4 雷圣輝;陳海清;劉軍;湯志軍;;鋰電池正極材料鈷酸鋰的改性研究進(jìn)展[J];湖南有色金屬;2009年05期

5 鄒邦坤;丁楚雄;陳春華;;鋰離子電池三元正極材料的研究進(jìn)展[J];中國科學(xué):化學(xué);2014年07期

6 黃卡瑪;楊曉慶;;微波加快化學(xué)反應(yīng)中非熱效應(yīng)研究的新進(jìn)展[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2006年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 盧英君;鋰離子電池正極材料-LiFePO_4及FePO_4的合成和電化學(xué)性質(zhì)研究[D];蘭州大學(xué);2007年

，

本文編號：694622