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磷酸亚铁锂正极材料的制备及研究

磷酸亚铁锂(LiFePO4)以其无毒、对环境友好、原材料来源广泛、比容量高、循环性能及安全性能好等显著特点,受到了人们的广泛关注,被认为是动力电池最有发展前途的正极材料。但是该材料导电率较低,在大电流充放电的条件下,放电性能有待改善。本文从降低材料生产成本的同时提高材料的大电流放电性能出发,采用球磨高温固相法主要针对碳掺杂/包覆和金属离子掺杂对磷酸亚铁锂进行改性。通过测试不同合成温度和不同的焙烧气氛条件对磷酸亚铁锂性能的影响,得出结论:采用600℃合成温度、在Ar/H2混合气体保护下更有利于合成性能良好的磷酸亚铁锂。通过改进的球磨高温固相法使得材料的循环性能得到了很大的改善。分别用三种不同的碳前驱体在不同工艺下合成了LiFePO4/C,采用葡萄糖做为前驱体时在300℃/3h+550℃/12h的焙烧制度下得到的试样表现出非常好的电化学性能,在电流密度20.0 mA/g下仅7次循环放电比容量便由首次的117.3 mAh/g增加到14  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

动力型锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备和改性研究

磷酸亚铁锂以其资源丰富、成本低、安全性高、结构稳定性和电化学稳定性高的优点,在动力电池领域及储能领域具有广泛的应用前景。但是磷酸亚铁锂材料的振实密度低、导电性差和锂离子扩散系数低的问题制约了磷酸亚铁锂的大范围应用。通过添加导电剂以及离子掺杂可以有效解决这个问题,这也是磷酸亚铁锂材料研究的重点。本文着重研究正极材料磷酸亚铁锂的碳包覆制备及掺杂改性机制。(1)采用柠檬酸对磷酸亚铁锂进行碳包覆研究,通过对不同柠檬酸添加含量的样品的形貌和充放电曲线进行对比,发现,添加含量为30%以上的样品形貌较好,同时,充放电平台最好,但比容量略低,仅为149.2mA/g,与二次颗粒形貌有关;(2)对磷酸亚铁锂进行偏钒酸铵含量为0、3%、5%、7%、10%的掺杂改性研究。结果显示,五个样品均为纯相的橄榄石相,一部分钒离子会掺入到磷酸亚铁锂晶格中,使得晶格常数变大;随着钒的含量的增加,样品中二次颗粒减少,一次颗粒增加,颗粒的形貌更好;五个样品在0.1C倍...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

磷酸亚铁锂复合正极材料的制备与改性研究

磷酸亚铁锂(LiFePO_4)是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材料,此材料无毒、对环境友好、原材料来源丰富且价格低廉、比容量高、循环性能和热稳定性极好,被视为最有潜力替代锂钴氧化物材料的锂离子电池正极材料。本文采用高温固相反应法,研究了制备过程中各工艺参数以及元素Ti和Mg掺杂对LiFePO_4/C材料电化学性能的影响,优化了制备工艺。实验室阶段,采用高温固相法,研究不同的焙烧温度、焙烧时间和蔗糖掺杂量对于制备无金属源掺杂的橄榄石型LiFePO_4/C复合正极材料电化学性能的影响,优化的工艺条件为:焙烧时间为10h,焙烧温度为600℃,蔗糖掺杂量为12mass%。中试阶段,采用高温固相法,掺杂Mg元素和Ti元素,对LiFePO_4/C复合正极材料进行掺杂改性,X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结构、表观形貌、粒径大小分析表明:焙烧温度达到750℃时,合成的样品已经结晶完善,橄榄石晶体结构完整;掺杂Mg...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛科技大学
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导电聚并苯改性磷酸亚铁锂正极材料的制备与性能研究

磷酸亚铁锂(LiFePO_4)作为新型锂离子电池正极材料具有较高的比容量(170mAh/g)、优良的循环性能(在100%深度放电条件下,充放电可达2000次以上)、相对金属锂负极有稳定的放电平台(3.4V)、优异的高温充放电性能以及价格低廉、不含对人体有害的重金属物质等优点,成为目前国内外争相开发与研究的热点之一。然而,LiFePO_4自身较低的电导率、低的锂离子扩散系数成为制约其广泛商业化的主要原因。本论文用导电聚并苯材料改性磷酸亚铁锂作为研究目标,系统地对磷酸亚铁锂的合成工艺、导电聚并苯材料对磷酸亚铁锂的不同改性方法、高分子/无机复合物结构、改性材料的电化学性能等方面进行了研究。利用红外光谱、热失重、扫描电子显微镜等测试方法以及充放电性能等电化学测试方法研究了橄榄石结构LiFePO_4正极材料的合成与改性工艺。通过对合成过程中所用化合物不同比例、焙烧温度等工艺参数进行优化,探索出了合成磷酸亚铁锂改性材料最佳的工艺条件。实验结...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
北京化工大学

磷酸亚铁锂/碳复合正极材料的制备及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料理论容量较高、循环稳定性好、原料来源丰富并且价格低廉、对环境无污染,被认为是新一代很有发展前景的动力型锂离子电池正极材料。然而LiFePO_4正极材料本征电导率很低,严重影响了该材料的高倍率性能,阻碍了其商业化应用进程。针对这种情况研究者尝试采取减小颗粒尺寸、添加导电剂、掺杂金属离子等措施来改善其电化学性能,而这些措施是必须通过适当的制备方法来实现的。本文以制备具有高倍率性能的LiFePO_4/C复合正极材料为目标,设计了一条新颖的LiFePO_4/C复合正极材料制备路线,通过采用两种碳源在反应过程中的不同阶段分批投入,利用两种碳源的不同作用合成出了粒径均一的LiFePO_4/C复合正极材料团聚体(本文将该方法简称为DCIDS-dual carbon souce inputted into differentstage)。对制备过程中各工艺参数的影响进行研究,总结出最佳制备条件。利用电化学测试手段...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

福建师范大学
福建师范大学

改性磷酸亚铁锂正极材料和改性锡合金负极材料的制备及电化学性能

因锂离子电池具有其能量密度高、循环寿命长、安全性能好、无污染等优点,已广泛应用于移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式设备中。在不久的将来,锂离子电池还将用于驱动混合电动车和电动汽车。因此,发展新型正极材料和负极材料对进一步改善锂离子电池的性价比十分必要。在各种正极材料和负极材料中,橄榄石型磷酸亚铁锂正极和锡铜合金负极被认为是很有希望的材料。本论文采用固相烧结-掺杂法制备了系列橄榄石型磷酸亚铁锂正极,也采用电镀法制备了锡复合合金材料。将X射线衍射、充放电循环实验、循环伏安实验、交流阻抗、红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜等现代实验方法用于研究样品的合成条件与电化学性能、制备条件对样品表面等理化性能的影响。在磷酸亚铁锂制备中,采用固相烧结法制备了三类磷酸亚铁锂/碳复合材料,研究了样品的理化性能。(1)以碳酸亚铁为铁源,在720℃烧结制备了LiFePO_4/C样品。在以1C倍率电流充放电时,样品的首次放电容量为113mAhg~(-1),5...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>