本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的合成及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：自從1997年Goodenough發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰插入/脫嵌鋰離子的性質(zhì)以來(lái),其作為鋰離子電池正極材料已經(jīng)受到廣泛地關(guān)注和認(rèn)同。磷酸鐵鋰?yán)碚撊萘窟_(dá)到170mAh·g-1,在3.45V (vs Li+/Li)附近有穩(wěn)定充放電電壓平臺(tái),保證了穩(wěn)定的電壓輸出和較高的理論比能量密度。制備磷酸鐵鋰所需各原料來(lái)源廣泛且無(wú)毒無(wú)害,利于大規(guī)模應(yīng)用和降低生產(chǎn)成本。雖然目前鋰礦產(chǎn)相對(duì)緊缺,但鋰在地殼中仍具有較高的豐度。經(jīng)歷多年的研究,磷酸鐵鋰已經(jīng)開(kāi)始替代鈷酸鋰作為鋰離子電池的正極材料,特別是作為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池方面已經(jīng)取得實(shí)際應(yīng)用的突破。本文通過(guò)改進(jìn)化學(xué)插鋰法,研究了耗時(shí)較短、耗能較低的固態(tài)插鋰法制備磷酸鐵鋰的方法,并利用碳材料對(duì)其進(jìn)行改性。本論文的主要工作有： (1)采用液相共沉淀法以氯化鐵和磷酸氫二銨為原料制備水合磷酸鐵,在300℃左右利用碘化鋰作為還原劑和鋰源還原水合磷酸鐵制備無(wú)定形水合磷酸鐵鋰。升高溫度至400℃以上保持2h,水合磷酸鐵鋰脫水結(jié)晶生成橄欖石型磷酸鐵鋰晶體。對(duì)反應(yīng)歷程和原理進(jìn)行了研究,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件。得到在700℃下結(jié)晶的磷酸鐵鋰在O.1C倍率下比容量為140.1mAh·g-1,達(dá)到理論容量的82.4%,放電電壓平臺(tái)在3.43V；充放電倍率高達(dá)10C時(shí),放電比容量83.1mAh·g-1,為理論容量48.8%。 (2)利用碳包覆法對(duì)固態(tài)插鋰法制備的磷酸鐵鋰進(jìn)行改性研究。探索出兩步法制備磷酸鐵鋰/碳復(fù)合物的方法。首先在300℃附近生成無(wú)定形水合磷酸鐵鋰,利用葡萄糖作為碳源對(duì)其進(jìn)行包覆,300℃下裂解1h,700℃下保持2h結(jié)晶得到最終產(chǎn)物。該樣品在O.1C倍率下放電比容量達(dá)到159.4mAh·g-1,達(dá)到理論比容量的93.8%,放電電壓平臺(tái)在3.41v,平臺(tái)電壓差為40mV；在10C倍率下時(shí)放電比容量達(dá)到117.6mAh·g-1,達(dá)到理論值的69.2%,放電比容量比純相磷酸鐵鋰高41.5%。 (3)通過(guò)引入石墨烯對(duì)磷酸鐵鋰進(jìn)行改性,得到磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物。首先利用共沉淀法將氧化石墨烯與水合磷酸鐵形成復(fù)合物,而后利用固態(tài)插鋰法還原磷酸鐵復(fù)合物,于700℃下焙燒得到石墨烯/磷酸鐵鋰緊密結(jié)合的復(fù)合物。復(fù)合物中磷酸鐵鋰顆粒1μm粒徑左右,石墨烯大小為1～3×1～3μm2,具有2-3層的片層結(jié)構(gòu)。0.1C倍率下,放電比容量達(dá)到163.2mAh·g1,達(dá)到理論容量的96%,充放電平臺(tái)電壓差3.45V,平臺(tái)電壓差為40mV；在10C倍率下時(shí)放電比容量為63mAh·g-1。圖19幅,表6個(gè),參考文獻(xiàn)90篇。
【關(guān)鍵詞】：磷酸鐵鋰 鋰離子電池 化學(xué)插鋰法 碳包覆 石墨烯
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912;TQ131.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 鋰離子電池的原理與特征11-12
• 1.3 鋰離子正極材料的研究進(jìn)展12-14
• 1.3.1 過(guò)渡金屬氧化物12-13
• 1.3.2 聚合物陰離子13-14
• 1.4 磷酸鐵鋰的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.4.1 磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)與性能14-16
• 1.4.2 磷酸鐵鋰合成方法16-18
• 1.4.3 磷酸鐵鋰改性方法18-19
• 1.5 研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新19-21
• 1.5.1 本論文研究的主要內(nèi)容19
• 1.5.2 本論文研究的創(chuàng)新之處19-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及性能測(cè)試21-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑21-22
• 2.2. 實(shí)驗(yàn)儀器22
• 2.3 LiFePO_4性能測(cè)試22-23
• 第3章 固態(tài)插鋰法制備磷酸鐵鋰23-36
• 3.1 引言23
• 3.2 固態(tài)插鋰法制備磷酸鐵鋰23-24
• 3.3 結(jié)果與討論24-34
• 3.3.1 固態(tài)插鋰反應(yīng)的TG/DSC過(guò)程分析24-26
• 3.3.2 LiFePO_4的IR分析26-27
• 3.3.3 LiFePO_4晶體結(jié)構(gòu)XRD分析27-29
• 3.3.4 LiFePO_4粉末SEM分析29-30
• 3.3.5 LiFePO_4粉末TEM分析30-31
• 3.3.6 LiFePO_4充放電性能分析31-33
• 3.3.7 LiFePO_4電化學(xué)活性分析33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第4章 碳包覆改性固態(tài)插鋰法制備的磷酸鐵鋰36-47
• 4.1 引言36-37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分37
• 4.3 結(jié)果與討論37-46
• 4.3.1 碳包覆樣品中LiFePO_4含量測(cè)定37-38
• 4.3.2 LiFePO_4/C晶體結(jié)構(gòu)XRD分析38-39
• 4.3.3 LiFePO_4/C粉末SEM分析39-40
• 4.3.4 LiFePO_4/C粉末TEM分析40-41
• 4.3.5 LiFePO_4/C充放電性能分析41-44
• 4.3.6 LiFePO_4/C電化學(xué)活性分析44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第5章 固態(tài)插鋰法制備的磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物47-60
• 5.1 引言47-48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 5.2.1 氧化石墨烯的合成48-49
• 5.2.2 水合磷酸鐵/氧化石墨烯的制備49
• 5.2.3 磷酸鐵鋰/石墨烯的制備49-50
• 5.3 結(jié)果與討論50-59
• 5.3.1 氧化石墨烯的表征50-51
• 5.3.2 磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物的物相及組成分析51
• 5.3.3 磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物的SEM分析51-53
• 5.3.4 磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物的TEM分析53-54
• 5.3.5 磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物的充放電性能分析54-57
• 5.3.6 磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)活性分析57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 總結(jié)和展望60-62
• 6.1 主要?jiǎng)?chuàng)新及成果60
• 6.2 存在的問(wèn)題及展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果69-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 ;Synthesis and electrochemical properties of Li_2MnSiO_4/C nanoparticles via polyol process[J];Rare Metals;2010年05期

  本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的合成及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：303025