锂离子电池正极材料LiFePO4的软化学法合成及其电化学性能研究

论文摘要

橄榄石型LiFePO4是近年来发展起来的一种锂离子电池正极材料,它的理论容量为170 mAh·g-1。LiFePO4具有价格便宜、环境友好、热稳定性好等优点而受到人们的广泛关注。但是该材料导电率较低,在大电流充放电的条件下,循环性能有待改善。本论文分别采用改进的还原插锂法和溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/C复合正极材料。利用XRD、SEM、TEM等技术对产物的微观结构和形貌进行了分析,并采用恒流充放电、循环伏安（CV）等技术测试其电化学性能。提出了一种抗坏血酸还原插锂法合成LiFePO4/C粉体的新方法。其原理是,以价格相对便宜的抗坏血酸为还原剂,在乙醇相中将FePO4的三价铁还原成二价铁,同时化学插锂生成不溶于乙醇的无定形态LiFePO4沉淀,通过烧结得到结晶态LiFePO4/C,该方法具有经济环保、产物纯净的特点。实验证明,提高烧结温度和延长烧结时间都有利于提高产物结晶度,但会使颗粒长大,相对于烧结时间,烧结温度对材料物相结构的影响较明显,其中在600℃烧结2小时所得LiFePO4正极材料为平均粒径在80nm左右、粒度均匀的近球形的纳米粉体,且该材料表现的电化学性能最佳,首次放电容量可达159 mAh·g-1,2C时容量仍能保持142 mAh·g-1,而且以0.1C倍率循环100

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 研究背景和课题提出
• 1.1 研究背景
• 1.2 锂离子电池正极材料
• 1.2.1 锂离子电池正极材料的要求
• 1.2.2 锂离子电池正极材料研究现状
• 2正极材料'>1.2.2.1 LiCoO₂正极材料
• 2正极材料'>1.2.2.2 LiNiO₂正极材料
• 1.2.2.3 Li-Mn-O 系正极材料
• 4的研究进展'>1.2.3 橄榄石型正极材料 LiFePO₄的研究进展
• 4的结构及电化学作用机理'>1.2.3.1 LiFePO₄的结构及电化学作用机理
• 4的制备方法'>1.2.3.2 LIFePO₄的制备方法
• 4存在问题及改进方法'>1.2.3.3 LiFePO₄存在问题及改进方法
• 1.3 选题依据和研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 材料合成
• 2.1.1 材料合成原料
• 2.1.2 磷酸铁锂的抗坏血酸还原插锂合成
• 4·2H₂O 的制备'>2.1.2.1 FePO₄·2H₂O 的制备
• 4的制备'>2.1.2.2 LiFePO₄的制备
• 2.1.3 磷酸铁锂的 HEDP-络合溶胶-凝胶法合成
• 2.2 材料表征
• 2.2.1 物相分析
• 2.2.2 表面形貌分析
• 2.2.3 热重分析
• 2.3 材料的电化学性能测试
• 2.3.1 电极制备
• 2.3.2 电池装配
• 2.3.3 电化学性能测试
• 4的抗坏血酸还原插锂法合成及其电化学性能研究'>第三章 LiFePO₄的抗坏血酸还原插锂法合成及其电化学性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 4的 HEDP-络合溶胶凝胶法合成及其电化学性能研究'>第四章 LiFePO₄的 HEDP-络合溶胶凝胶法合成及其电化学性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程
• 4.3 结果与讨论
• 4的初步探讨'>4.3.1 HEDP-络合溶胶凝胶法合成LiFePO₄的初步探讨
• 4材料的影响'>4.3.2 烧结温度对HEDP-络合溶胶凝胶法合成LiFePO₄材料的影响
• 4材料性能的影响'>4.3.3 烧结时间对LiFePO₄材料性能的影响
• 4/C 复合材料的电化学性能'>4.3.4 800℃烧结5h 所得LiFePO₄/C 复合材料的电化学性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士生学习期间完成的论文与专利
• 致 谢