本文關(guān)鍵詞：鐵基材料作為鋰離子電池正極材料的研究

  更多相關(guān)文章： 微波結(jié)晶 磷酸鐵 磷酸鐵鋰 摻雜 固相法 機理

【摘要】：本文針對鋰離子電池正極材料的研究熱點,使用微波液相結(jié)晶法制備FePO4以及通過固相法制備Li FePO4。首先,研究了微波液相結(jié)晶過程中反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對結(jié)晶產(chǎn)率的影響;在此基礎(chǔ)上研究了金屬離子摻雜對FePO4電化學(xué)性能的影響,并利用X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)以及電化學(xué)分析等手段表征了產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能。其次,以葡萄糖、Li2CO3以及微波法制得的FePO4為原料通過固相法制備了LiFePO4,研究了反應(yīng)時間對Li FePO4性能的影響,通過XRD、SEM、電化學(xué)分析、粒度分析等分析表征方法對LiFePO4進行了表征。在此基礎(chǔ)上,研究了金屬離子摻雜對LiFePO4性能的影響,并對摻雜LiFePO4進行了分析表征。實驗結(jié)果表明:微波法制備FePO4的反應(yīng)體系中,在磷鐵比為6:1時,反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間均對FePO4的產(chǎn)率有影響,隨著溫度的逐漸升高,體系中FePO4成核的速率也逐步加快,在一定時間范圍內(nèi)隨著反應(yīng)時間的加長產(chǎn)品的產(chǎn)率也增加;以Cr3+、Mg2+、Zn2+對FePO4進行摻雜,離子摻雜對FePO4性能有一定的影響,Mg2+摻雜對FePO4的影響最大,與純FePO4相比,摻雜Mg2+的FePO4的首次放電比容量增加了2.3倍。固相法制備LiFePO4的反應(yīng)中,反應(yīng)時間會影響LiFePO4電化學(xué)性能,實驗結(jié)果表明:反應(yīng)時間為8 h時,Li FePO4有較好的電化學(xué)性能。以金屬離子對LiFePO4進行摻雜,結(jié)果表明,與Fe2+異價的金屬離子摻雜LiFePO4后,其電化學(xué)性能比摻雜前有所改變,其中,V5+對LiFe PO4的影響最大,V5+摻雜后其首次放電比容量從133.8 mAh/g提升至158.5 m Ah/g,且表現(xiàn)出良好的倍率放電性能。
【關(guān)鍵詞】：微波結(jié)晶 磷酸鐵 磷酸鐵鋰 摻雜 固相法 機理
【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】：2016
【分類號】：TQ131.11;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-31
• 1.1 電池的發(fā)展簡史8-9
• 1.2 鋰電池的發(fā)展及其工作原理9-10
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展9
• 1.2.2 鋰離子電池的工作原理9-10
• 1.3 鋰離子電池正極材料10-28
• 1.3.1 LiCoO_211
• 1.3.2 LiMn_2O_411-12
• 1.3.3 LiNiO_212
• 1.3.4 三元正極材料12-13
• 1.3.5 釩的氧化物13-14
• 1.3.6 其他正極材料14
• 1.3.7 FePO_4及Li FePO_4的研究進展14-28
• 1.4 研究目的、內(nèi)容及創(chuàng)新點28-31
• 1.4.1 本文的研究目的28-29
• 1.4.2 本文的研究內(nèi)容29
• 1.4.3 創(chuàng)新點29-31
• 第二章 實驗材料及方法31-38
• 2.1 實驗材料與藥品31-32
• 2.1.1 實驗藥品與試劑31-32
• 2.2 實驗方法32-35
• 2.2.1 微波結(jié)晶法制備FePO_4、摻雜FePO_432-34
• 2.2.2 固相法制備LiFePO_434
• 2.2.3 固相法制備摻雜LiFePO_434-35
• 2.2.4 電極的制備與電池的組裝及測試35
• 2.3 試樣表征方法35-38
• 2.3.1 X射線粉末衍射35
• 2.3.2 樣品的形貌分析35
• 2.3.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析(ICP-MS)35-36
• 2.3.4 交流阻抗分析36
• 2.3.5 充放電測試36-37
• 2.3.6 粒度分布分析37
• 2.3.7 循環(huán)伏安測試37-38
• 第三章 金屬離子摻雜對FePO_4性能的影響38-47
• 3.1 引言38
• 3.2 時間和溫度對FePO_4結(jié)晶產(chǎn)率的影響38-40
• 3.3 金屬離子摻雜對FePO_4性能的影響40-45
• 3.3.1 離子摻雜試樣的含量分析(ICP-MS)40-41
• 3.3.2 離子摻雜試樣的XRD分析41-42
• 3.3.3 離子摻雜試樣的表面形貌分析42
• 3.3.4 離子摻雜試樣的的交流阻抗分析42-44
• 3.3.5 離子摻雜試樣的的CV分析44
• 3.3.6 離子摻雜試樣的電池性能測試44-45
• 3.3.7 FePO_4摻雜提高導(dǎo)電率的機理探究45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 金屬離子摻雜LiFePO_4的性能47-65
• 4.1 引言47-48
• 4.2 燒結(jié)時間對LiFePO_4性能的影響48-54
• 4.2.1 LiFePO_4試樣的XRD分析48
• 4.2.2 LiFePO_4試樣的SEM分析48-49
• 4.2.3 LiFePO_4試樣的粒度分析49-50
• 4.2.4 LiFePO_4試樣的交流阻抗分析50-52
• 4.2.5 試樣CV分析52
• 4.2.6 試樣的電池性能測試52-54
• 4.3 離子摻雜對LiFePO_4性能的影響54-63
• 4.3.1 離子摻雜LiFePO_4的XRD分析54-55
• 4.3.2 離子摻雜LiFePO_4的表面形貌分析55-56
• 4.3.3 離子摻雜LiFePO_4的CV分析56-57
• 4.3.4 離子摻雜LiFePO_4的交流阻抗57-59
• 4.3.5 離子摻雜LiFePO_4的電池性能測試59-62
• 4.3.6 摻雜作用機理分析62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65
• 5.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-76

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