锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成与性能研究

论文摘要

橄榄石型LiFePO4材料由于具备高比容量、长循环寿命、更安全、更环保、更廉价等多种优势而成为近期研究的重点材料,从而成为最具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料。但是,作为电池正极材料,LiFePO4材料的离子传导率和电导率不佳,使其性能不能得到全面的发挥。本论文试图用一种简便而廉价的方法来改善LiFePO4材料性能。本论文的主要工作如下：1)在水热法合成中,通过加入HEDP来控制所合成的LiFePO4的粒径与均一性。通过XRD、SEM等表征手段与固相法和水热法合成的LiFePO4材料相比较,显示在水热法过程中加入HEDP可以使合成的LiFePO4材料的晶粒在不同的方向上生长,粒径更小(纳米级)、均一性更好,并且具有良好的分散性。2)用球磨和搅拌的方法混合LiFePO4和碳源,然后碳化得到碳包覆LiFePO4/C材料,发现其形貌差异较大,采用搅拌法得到的碳包覆LiFePO4/C较好的保持了LiFePO4原有的形貌。3)将所得材料组成电池进行电化学性能测试发现,当LiFePO4的粒径变小时,其电化学性能得到提高。因此,在水热法合成LiFePO4时加入HEDP作为添加剂可以提高材料的电化学性能。当HEDP加入量为15%,所合成的LiFePO4材料O.1C下首次充电容量为154mAh/g,放电容量为134mAh/g;20次循环后容量有所提高,放电比容量为140mAh/g;当充放电倍率提高后,容量下降不明显,在2C倍率下仍然有126mAh/g的容量。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 锂离子电池介绍
• 1.2.1 锂离子电池发展
• 1.2.2 锂离子电池特点
• 1.2.3 锂离子电池工作原理
• 1.3 锂离子电池正极材料
• 1.3.1 选用标准
• 1.3.2 常见正极材料
• 4研究现状'>1.4 LiFePO₄研究现状
• 4结构及电化学机理'>1.4.1 LiFePO₄结构及电化学机理
• 1.4.2 制备方法
• 4性能改良'>1.4.3 LiFePO₄性能改良
• 1.5 本论文选题思路和方法
• 4的合成'>第二章 LiFePO₄的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 合成实验
• 2.2.4 表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 材料的结构
• 2.3.2 材料的形貌
• 2.4 结论
• 4的碳包覆'>第三章 LiFePO₄的碳包覆
• 3.1 前言
• 3.2 碳包覆实验
• 3.2.1 球磨法混合
• 3.2.2 搅拌法混合
• 3.3 电化学性能测试
• 3.3.1 电池装配
• 3.3.2 循环伏安
• 3.3.3 电池性能
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 材料的结构与形貌
• 3.4.2 循环伏安法
• 3.4.3 电化学性能
• 3.5 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表与待发表的论文
• 致谢