学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
磷酸铁锂正极材料制备及其电化学性能研究
作 者: 孙学磊
导 师: 戴永年
学 校: 昆明理工大学
专 业: 材料物理与化学
关键词: 锂离子电池 正极材料 磷酸铁锂 碳热还原 喷雾干燥
分类号: TM912
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 255次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
橄榄石型LiFePO4正极材料具有原料丰富、无毒、理论比容量较高、结构稳定等诸多优点,被认为是极具发展潜力的锂离子电池正极材料。但是为了得到比较高的实际比容量,必须克服其电子导电性差和锂离子扩散系数小的缺点。本文通过碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料和在产业化条件下制备LiFe0.98Mg0.02PO4/C正极材料,利用XRD、SEM等手段对所得材料进行表征,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试材料的电化学性能,探讨了制备LiFePO4正极材料的最佳条件。以Fe2O3、LiH2PO4为主要原料,‘通过先湿法球磨再高温焙烧的碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料。对乙炔黑、蔗糖、葡萄糖三种碳源进行比较,结果表明,以蔗糖为碳源的样品一次颗粒更细小,电化学性能较好。用去离子水作球磨分散剂时与无水乙醇有明显不同,所得LiFePO4材料含有较多杂质,电化学性能差。焙烧时间和焙烧温度对产物的电化学性能有较大影响,其中以750℃焙烧6h的样品电化学性能较好,在0.1C和1C倍率下的放电比容量分别为145mAh/g和112mAh/g。此样品的一次颗粒形状分明且大小较均匀,分布在200-600nm。以Li2CO3、FeC2O4·2H2O、NH4H2PO4为主要原料,以蔗糖为碳源,进行制备LiFe0.98Mg0.02PO4/C正极材料的中试。通过湿法搅拌制备前躯体时所得材料的电化学性能不佳,在0.1C倍率下的首次放电比容量为122mAh/g。通过湿法球磨-喷雾干燥法制备的材料具有球形的二次颗粒,振实密度高,且电化学性能优良。其中喷雾干燥前先搅拌球磨再超细球磨时所得材料的球形颗粒大小均匀,分布在10-30gm,振实密度达到1.67g/cm3,在O.1C、0.5C和1C倍率下的首次放电比容量分别为151mAh/g、143mAh/g和132mAh/g。对焙烧产物进行球磨粉碎,结果材料的放电比容量略有减小,主要原因是没有了球形颗粒堆积时所形成的孔隙,不利于电解液的渗透。在焙烧前将喷雾干燥得到的前躯体粉末压片,发现所得材料的LiFePO4晶粒变小,放电比容量略有增加,以10MPa压片时效果相对较好。
|
全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-8 第一章 绪论 8-28 1.1 引言 8-9 1.2 锂离子电池简介 9-12 1.2.1 锂离子电池的诞生与发展 9-11 1.2.2 锂离子电池的特点 11-12 1.3 锂离子电池正极材料 12-17 1.3.1 锂离子电池正极材料的一般要求 12-13 1.3.2 层状LiCoO_2 13-14 1.3.3 层状LiNiO_2、LiMnO_2和LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2 14-15 1.3.4 尖晶石LiMn_2O_4 15-16 1.3.5 聚阴离子正极材料 16-17 1.4 磷酸铁锂(LiFePO_4)正极材料 17-26 1.4.1 LiFePO_4的晶体结构及充放电机理 17-21 1.4.2 LiFePO_4的主要制备方法 21-24 1.4.3 LiFePO_4的改性 24-26 1.5 本论文研究的内容和意义 26-28 第二章 原材料、设备和测试方法 28-35 2.1 主要实验原料与试剂 28 2.2 主要实验仪器与设备 28-30 2.3 材料的表征 30-31 2.4 扣式电池的组装与测试 31-35 2.4.1 正极极片的制作 31-32 2.4.2 扣式半电池的组装 32-33 2.4.3 充放电测试 33 2.4.4 循环伏安测试 33 2.4.5 交流阻抗测试 33-35 第三章 碳热还原法制备LiFePO_4/C正极材料 35-58 3.1 对各原料的焙烧分析 35-38 3.1.1 对氧化铁红的焙烧分析 36 3.1.2 对LiH_2PO_4的焙烧分析 36-37 3.1.3 对蔗糖、葡萄糖的焙烧分析 37-38 3.2 用不同碳源制备LiFePO_4/C正极材料 38-45 3.3 用水作球磨分散剂时与乙醇的不同 45-49 3.4 合成时间和温度的优化 49-57 3.4.1 对前驱体的热分析 49-50 3.4.2 合成时间对产物性能的影响 50-54 3.4.3 合成温度对产物性能的影响 54-57 3.5 本章小结 57-58 第四章 磷酸铁锂正极材料制备扩大实验 58-72 4.1 湿法搅拌-烘干法制备LiFePO_4/C正极材料 58-61 4.2 湿法球磨-喷雾干燥法制备LiFePO4_/C正极材料 61-71 4.2.1 不同球磨工艺对材料性能的影响 61-66 4.2.2 蔗糖添加量对材料性能的影响 66-67 4.2.3 焙烧后球磨对材料性能的影响 67-69 4.2.4 焙烧前压片对材料性能的影响 69-71 4.3 本章小结 71-72 第五章 结论与展望 72-74 5.1 本文的主要结论 72-73 5.2 展望 73-74 致谢 74-75 参考文献 75-82 附录 82
|
相似论文
- 大豆乳清蛋白的微滤技术研究及蛋白粉的研制,TQ936.2
- 多级喷动脱硫塔内雾化与蒸发过程的数值模拟研究,X701.3
- 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
- 锂离子电池硅碳负极材料的制备与性能研究,TM912.9
- 用于回收废旧锂离子电池中贵金属钴的螯合剂的合成及其性能研究,X76
- 锂离子电池电极材料黑磷与LiMn2O4的第一性原理研究,TM912
- 锂离子层状正极材料LiMO2(M=Co,Ni,Mn)的第一性原理的研究,TM912
- 氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池低温性能的影响及其机理的研究,TM912
- 锂离子电池正极材料LiFePO4及Li2FeSiO4的合成及改性研究,TM912
- 纳米磷酸铁锂的制备与改性,TM912
- LiFePO4正极材料的制备与改性研究,TM912
- 锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能研究,TM912
- 石墨烯及其它基底上二氧化锡纳米棒阵列的生长、性能及器件,TB383.1
- 新型可充镁电池正极材料硅酸钴镁的制备及性能研究,TM912
- 多孔五氧化二钒电极材料的合成、表征及性能研究,O614.511
- 石墨负极低温性能影响因素及改进研究,TM912
- 新型锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的制备与改性研究,TM912
- 微波加热制备直接还原铁工艺的研究,TF55
- 氧化铝真空碳热还原实验研究,TF821
- 碳热还原制备碳化硅纳米线及其性能研究,TB383.1
- 锡纳米阵列电极制备及作为锂电池负极的电化学性能研究,TM911.1
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
© 2012 www.xueweilunwen.com
|