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锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及其性能研究

作　者: 王舒平
导　师: 郭今心; 杨延钊
学　校: 山东大学
专　业: 无机化学
关键词: 锂离子二次电池 LiFePO4 共沉淀溶剂热
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

磷酸亚铁锂(LiFePO4)因其原料来源广泛、理论比容量高、结构稳定、循环性能优异且对环境无污染,成为最具发展前景的锂离子电池正极材料之一。本论文选取了共沉淀和溶剂热两种方法来合成碳包覆的纳米磷酸亚铁锂。论文的主要工作归纳如下：1.在乙二醇的参与下,在水溶液中,采用简单方便的一步共沉淀法得到LiFePO4的前驱体,经过煅烧得到纳米级的LiFePO4/C复合材料。该材料具有紧密完整的碳包覆层和优异的电化学性能。该过程适宜工业化大规模生产。2.采用非模板低温溶剂热法合成了具有不同微观结构的LiFePO4颗粒,通过煅烧生成碳包覆的LiFePO4复合材料。每一种结构都是由LiFePO4小颗粒自组装而成。在还原气氛中,采用两步煅烧的方式(250℃650℃)对材料进行热处理,以得到紧密完整的碳包覆层。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-33
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 锂离子二次电池简介  12-15
  1.3 锂离子电池的结构与工作原理  15-17
  1.4 锂离子电池负极材料的研究进展  17-18
  1.5 锂离子电池的电解液和隔膜  18-19
  1.6 锂离子电池正极材料的研究进展  19-24
    1.6.1 锂钴氧化物  20-21
    1.6.2 锂镍氧化物  21
    1.6.3 锂锰氧化物  21-22
    1.6.4 三元系材料  22-23
    1.6.5 锂钒氧化物  23
    1.6.6 聚阴离子化合物  23-24
  1.7 锂离子二次电池正极材料LiFePO_4的研究进展  24-31
    1.7.1 LiFePO_4的结构和性质  24-25
    1.7.2 LiFePO_4中锂离子脱嵌机理  25-27
    1.7.3 LiFePO_4材料的合成方法  27-29
    1.7.4 LiFePO_4的改性研究  29-31
  1.8 论文研究内容及意义  31-33
第二章实验方法  33-38
  2.1 实验主要原料  33-34
  2.2 实验仪器设备  34
  2.3 材料合成  34-35
  2.4 材料的表征  35-36
    2.4.1 XRD分析  35
    2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)  35
    2.4.3 透射电子显微镜(TEM)  35
    2.4.4 BET法测定比表面积  35-36
    2.4.5 元素分析  36
    2.4.6 热分析实验(TG—DSC)  36
  2.5 电化学性能测试  36-38
    2.5.1 正极片的制备  36
    2.5.2 电池组装  36-37
    2.5.3 恒流充放电测试  37-38
第三章液相共沉淀-高温煅烧法合成纳米LiFePO_4/C  38-56
  3.1 引言  38-39
  3.2 前驱体的合成  39-41
  3.3 合成条件的优化  41-54
    3.3.1 煅烧方式对合成LiFePO_4的影响  41-44
    3.3.2 煅烧温度对合成LiFePO_4的影响  44-46
    3.3.3 保温时间对合成LiFePO_4的影响  46-47
    3.3.4 碳含量对合成LiFePO_4的影响  47-48
    3.3.5 乙二醇对合成LiFePO_4的影响  48-52
    3.3.6 表面活性剂对合成LiFePO_4的影响  52-54
  3.4 本章小结  54-56
第四章溶剂热合成具有特殊形貌LiFePO_4的初步研究  56-61
  4.1 引言  56
  4.2 材料的合成与制备  56-57
  4.3 材料的表征及分析  57-60
  4.4 本章小结  60-61
参考文献  61-75
致谢  75-76
硕士期间的科研成果  76-77
附件  77

锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及其性能研究

内容摘要

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