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锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备和改性研究

作　者: 李洋
导　师: 古宁宇
学　校: 南昌大学
专　业: 物理化学
关键词: 锂离子电池 正极材料 磷酸铁锂 共同掺杂
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要


橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4具有很多优点,如放电比容量高、放电电压平台平稳、热稳定性好、循环稳定性好,价格低廉和环境友好等。当前,通讯设备和电动力汽车的快速发展,对锂离子电池在高倍率下放电的容量和循环性能提出了更高的要求。LiFePO4正极材料主要存在三个缺点：第一是导电率低,第二是振实密度比较低,三是离子扩散系数小。磷酸铁锂材料可以通过合成方法改性来提高其放电性能：首先是合成粒径小的磷酸铁锂材料颗粒；第二种方法是利用导电率高的材料(如金属元素粉末、碳材料)包覆在磷酸铁锂颗粒的外部；三是金属离子体相掺杂,可以从材料结构内部提高其导电性。本实验目的是改性磷酸铁锂材料,采用的方法是高温固相法,在磷酸铁锂材料中掺杂金属离子并在表面包覆碳用来改善材料性能,合成后的样品采用x射线衍射法、扫描电镜、透射电镜、交流阻抗、循环伏安等方法对样品进行测试和表征。1、以草酸亚铁,磷酸二氢锂为原料,蒽为碳源,采用两步球磨高温固相法合成锂离子电池正极材料LiFePO4/C。其中,含碳量为3.86%的LiFePO4/C样品表现出最佳的电化学性能。2、采用高温固相法制备了Li(1-x)NaxFePO4/C(x=0.01,0.03,0.05)和LiFe(1-y)VyPO4/C(y=0.01,0.03,0.05)系列样品。充放电测试结果表明,Li0.97Na0.03FePO4/C和LiFe0.97V0.03PO4/C具有极优的电化学性能和循环性能。在5C倍率下放电100次循环后,容量保持率为100.68%和101.88%。3、采用高温固相法制备了Li(1-x)NaxFe(1-y)VyPO4/C (x=0.01y=0.01, x=0.03y=0.01, x=0.01y=0.03, x=0.03y=0.03)系列样品,与Li0.97Na0.03FePO4/C和LiFe0.97V0.03PO4/C在一起经过测试,结果显示样品Li0.99Na0.01Fe0.97V0.03PO4/C综合性能最好。在0.5C下放电比容量达到152.5mAh/g,在10C下充放电100次循环后,容量保持率为98.8%。

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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