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基于新型磷酸铁锂纳米材料的锂离子电池的研制

作　者: 邵东群
导　师: 董相廷
学　校: 长春理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 锂离子电池磷酸铁锂静电纺丝纳米纤维纳米带空心纳米纤维
分类号: TQ131.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在已发现的锂离子电池正极材料中,磷酸铁锂(LiFePO4)以其较高的理论比容量(170mAh/g)、良好的循环稳定性、安全性能、成本低和无污染等优点,得到了越来越多的关注。目前,对于LiFePO4的研究主要集中在颗粒或纳米粒子方面,制备一维结构的LiFePO4纳米材料,组装成锂离子电池并测试其电化学性质将是一个重要而有意义的研究课题。本文中采用静电纺丝法制备了LiFePO4/C纳米纤维、纳米带、负载银纳米球的LiFePO4/C纳米纤维、LiFePO4/C空心纳米纤维以及LiFePO4@Ag纳米纤维等不同形貌的低维纳米材料,通过XRD、SEM、TEM和BET比表面积分析等方法对样品的结构和形貌进行了系统地表征。结果表明：LiFePO4/C纳米纤维直径为179.08±29.66nm,纳米带宽度为2.50±0.33μm,厚度为162nm,空心纤维直径为171.78±29.02nm,其中LiFePO4/C空心纳米纤维具有最高的BET比表面积,达到98.66m2/g名。恒流充放电测试结果表明在0.2C的放电倍率下,LiFePO4/C纳米纤维、纳米带和空心纳米纤维的首次放电容量分别为133.6mAh/g、123.38mAh/g和114.81mAh/g,放电平台为3.4V,经过50次充放电循环后电池容量没有明显衰减,具有良好的循环稳定性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-27
  1.1 引言  8
  1.2 锂离子电池概述  8-12
    1.2.1 锂离子电池的发展简史  8-9
    1.2.2 锂离子电池的组成和工作原理  9-10
    1.2.3 锂离子电池正极材料  10-12
  1.3 磷酸铁锂的研究现状  12-22
    1.3.1 磷酸铁锂的结构与性能  12-14
    1.3.2 磷酸铁锂的制备与改性  14-22
  1.4 静电纺丝技术  22-26
    1.4.1 静电纺丝的原理  23
    1.4.2 静电纺丝的研究现状  23-26
  1.5 课题研究的目的和意义  26-27
第二章化学试剂、实验仪器及表征方法  27-30
  2.1 主要的化学试剂  27-28
  2.2 实验仪器  28
  2.3 表征方法  28-30
    2.3.1 X射线衍射(XRD)分析  28
    2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析  28
    2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析  28-29
    2.3.4 BET比表面积测试分析  29
    2.3.5 交流阻抗分析  29
    2.3.6 充放电性能分析  29-30
第三章 LiFePO_4/C纳米纤维及纳米带的制备与表征  30-39
  3.1 引言  30
  3.2 实验部分  30-32
    3.2.1 LiFePO_4/C纳米纤维及纳米带的制备  30-31
    3.2.2 电池的组装  31-32
  3.3 结果与讨论  32-38
    3.3.1 X射线衍射分析  32-33
    3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析  33-35
    3.3.3 BET比表面积测试分析  35-36
    3.3.4 交流阻抗分析  36-37
    3.3.5 充放电性能分析  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章负载银纳米球的LiFePO_4/C纳米纤维的制备与表征  39-47
  4.1 引言  39
  4.2 实验部分  39-41
    4.2.1 负载银纳米球的LiFePO_4/C纳米纤维的制备  39-40
    4.2.2 电池的组装  40-41
  4.3 结果与讨论  41-45
    4.3.1 X射线衍射分析  41
    4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析  41-43
    4.3.3 透射电镜(TEM)分析  43
    4.3.4 BET比表面积测试分析  43-44
    4.3.5 交流阻抗分析  44
    4.3.6 充放电性能分析  44-45
  4.4 本章小结  45-47
第五章 LiFePO_4/C空心纳米纤维的制备与表征  47-55
  5.1 引言  47
  5.2 实验部分  47-49
    5.2.1 LiFePO_4/C空心纳米纤维的制备  47-48
    5.2.2 电池的组装  48-49
  5.3 结果与讨论  49-53
    5.3.1 X射线衍射分析  49
    5.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析  49-51
    5.3.3 BET比表面积测试分析  51-52
    5.3.4 交流阻抗分析  52
    5.3.5 充放电性能分析  52-53
  5.4 本章小结  53-55
第六章 LiFePO_4@Ag纳米纤维的制备与表征  55-59
  6.1 引言  55
  6.2 实验部分  55
  6.3 结果与讨论  55-57
    6.3.1 X射线衍射分析  55-56
    6.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析  56-57
  6.4 本章小结  57-59
结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-67
附录  67

基于新型磷酸铁锂纳米材料的锂离子电池的研制

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