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静电纺丝法制备磷酸盐系锂离子电池正极材料

2020-12-14阅读(249)

静电纺丝法制备磷酸盐系锂离子电池正极材料

论文摘要

伴随着科技的不断进步,能源与环境问题日趋严重,这就对电池产业提出了更高的要求。锂离子电池因其具有的良好的电池性能和绿色环保特性而备受推崇。现在锂离子电池发展的关键就是正极材料。磷酸盐系正极材料凭借其电化学性能良好、结构稳定、安全性好、价格低等优点而引起了广泛关注。磷酸盐系正极材料的电子导电率和离子导电率均较低,这是限制其进一步发展的最大阻碍。本文对锂离子电池的情况进行了概述并对锂离子电池正极材料的发展现状及存在问题进行了详细评述。研究了使用静电纺丝法制备磷酸盐系锂离子电池正极材料的工艺条件,并对所得的磷酸铁锂和磷酸钒锂材料通过SEM、XRD和电化学测试等手段对材料的表面微观形貌、晶体结构和电化学性能等进行了考察。采用静电纺丝法制备了LiFePO4/C和掺杂石墨的LiFePO4/C纳米材料。通过调整无机盐和聚乙烯吡咯烷酮的含量配制了多种前驱液,获取了多种纺丝材料。通过烧结后的SEM测试结果来看,PVP的量对于材料的棒状形貌保持有很重要的作用。掺杂石墨首先可以提高纺丝效果,其次可以大幅度提高材料的电子电导。另外通过加入光照加热的手段来减少材料的胶粘现象,通过这一手段制备出的材料的首次放电容量达到了154mAh/g。采用静电纺丝法制备了Li3V2（PO4）3/C纳米材料。通过不断调整确定了基础的前驱液配制方案,并在此基础之上进行了大量的改进工作。从烧结材料的SEM图像来看,材料的形貌从最初的块状形貌变为了小的颗粒,但始终无法形成棒状形貌。采用静电纺丝法制备了LiFexV1-xPO4和LiFePO4/Li3V2（PO4）3的同轴复合材料。从SEM结果来看,LiFexV1-xPO4材料的形貌基本为良好的棒状形貌,掺杂后材料的电化学性能有了明显提升。同轴复合材料在形貌上则是不规则的,为棒状和小颗粒相互粘连的。这种材料的循环伏安曲线同时存在着LiFePO4和Li3V2（PO4）3的氧化还原峰,说明两种材料都形成了完整的晶形。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景和意义
  • 1.2 锂离子电池概述
  • 1.2.1 锂离子电池的发展历程
  • 1.2.2 锂离子电池基本结构及原理
  • 1.3 锂离子电池负极材料概述
  • 1.4 锂离子电池正极材料概述
  • 2 正极材料'>1.4.1 LiCoO2正极材料
  • 2 正极材料'>1.4.2 LiNiO2正极材料
  • 2和LiMn2O4 正极材料'>1.4.3 LiMnO2和LiMn2O4正极材料
  • xCoyMn1-x-y)O2 三元正极材料'>1.4.4 Li(NixCoyMn1-x-y)O2三元正极材料
  • 4 正极材料'>1.4.5 LiFePO4正极材料
  • 3V2（PO4）3 正极材料'>1.4.6 Li3V2（PO4）3正极材料
  • 1.5 静电纺丝概述
  • 1.6 本文主要研究的内容
  • 第2章 实验材料与研究方法
  • 2.1 实验药品与仪器
  • 2.1.1 实验药品与材料
  • 2.1.2 实验仪器与设备
  • 2.2 物理测试
  • 2.2.1 扫描电子显微镜
  • 2.2.2 X 射线粉末衍射
  • 2.2.3 热重-差热分析
  • 2.3 电极制备及电池装配
  • 2.3.1 电极制备
  • 2.3.2 电池装配
  • 2.4 电化学性能测试
  • 2.4.1 循环伏安测试
  • 2.4.2 交流阻抗测试
  • 2.4.3 电池性能测试
  • 4/C 正极材料及其性能表征'>第3章 静电纺丝法制备LiFePO4/C 正极材料及其性能表征
  • 4/C 纳米纤维材料制备与性能表征'>3.1 LiFePO4/C 纳米纤维材料制备与性能表征
  • 4/C 纳米纤维材料'>3.1.1 静电纺丝制备LiFePO4/C 纳米纤维材料
  • 4/C 纳米材料的物理表征'>3.1.2 LiFePO4/C 纳米材料的物理表征
  • 4/C 材料的电化学性能测试'>3.1.3 LiFePO4/C 材料的电化学性能测试
  • 4/C 材料的影响'>3.2 改变接收温度对LiFePO4/C 材料的影响
  • 4/C 材料形貌和结构的影响'>3.2.1 改变接收温度对LiFePO4/C 材料形貌和结构的影响
  • 4/C 材料电化学性能的影响'>3.2.2 改变接收温度对LiFePO4/C 材料电化学性能的影响
  • 4/C 材料及其性能表征'>3.3 静电纺丝法制备掺杂石墨的LiFePO4/C 材料及其性能表征
  • 4/C 材料'>3.3.1 静电纺丝法制备掺杂石墨的LiFePO4/C 材料
  • 4/C 材料的物理表征'>3.3.2 掺杂石墨的LiFePO4/C 材料的物理表征
  • 4/C 材料的电化学性能'>3.3.3 掺杂石墨的LiFePO4/C 材料的电化学性能
  • 3.4 本章小结
  • 3V2（PO4）3/C 正极材料及其性能表征'>第4章 静电纺丝法制备Li3V2（PO4）3/C 正极材料及其性能表征
  • 3V2（PO4）3/C 正极材料'>4.1 静电纺丝法制备Li3V2（PO4）3/C 正极材料
  • 4.1.1 纺丝前驱液的配制探索
  • 3V2（PO4）3/C 纳米纤维材料'>4.1.2 静电纺丝制备Li3V2（PO4）3/C 纳米纤维材料
  • 3V2（PO4）3/C 材料烧结过程'>4.1.3 Li3V2（PO4）3/C 材料烧结过程
  • 3V2（PO4）3/C 纳米材料的物理测试分析'>4.2 Li3V2（PO4）3/C 纳米材料的物理测试分析
  • 3V2（PO4）3/C 材料的SEM 测试结果分析'>4.2.1 Li3V2（PO4）3/C 材料的SEM 测试结果分析
  • 3V2（PO4）3/C 材料的XRD 测试结果分析'>4.2.2 Li3V2（PO4）3/C 材料的XRD 测试结果分析
  • 3V2（PO4）3/C 纳米材料电化学性能测试'>4.3 Li3V2（PO4）3/C 纳米材料电化学性能测试
  • 3V2（PO4）3/C 纳米材料的循环伏安测试'>4.3.1 Li3V2（PO4）3/C 纳米材料的循环伏安测试
  • 3V2（PO4）3/C 纳米材料的交流阻抗测试'>4.3.2 Li3V2（PO4）3/C 纳米材料的交流阻抗测试
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 静电纺丝法制备磷酸盐系复合正极材料
  • xV1-xPO4 正极材料及其表征'>5.1 静电纺丝法制备LiFexV1-xPO4正极材料及其表征
  • xV1-xPO4 正极材料'>5.1.1 静电纺丝法制备LiFexV1-xPO4正极材料
  • 1-xVxPO4 正极材料的物理表征'>5.1.2 LiFe1-xVxPO4正极材料的物理表征
  • 1-xVxPO4 正极材料的电化学性能'>5.1.3 LiFe1-xVxPO4正极材料的电化学性能
  • 4/Li3V2（PO4）3 同轴复合正极材料及其表征'>5.2 静电纺丝法制备LiFePO4/Li3V2（PO4）3同轴复合正极材料及其表征
  • 4/Li3V2（PO4）3 同轴复合正极材料'>5.2.1 静电纺丝法制备LiFePO4/Li3V2（PO4）3同轴复合正极材料
  • 4/Li3V2（PO4）3 同轴复合正极材料的性能表征'>5.2.2 LiFePO4/Li3V2（PO4）3同轴复合正极材料的性能表征
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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