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LiFePO_4的制备与电化学性能研究

作　者: 汪朝晖
导　师: 李晨辉；黄云辉
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: 锂离子电池正极材料橄榄石型LiFePO4 碳包覆固相反应法电化学性能
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

橄榄石结构正磷酸盐LiFePO₄因其具有工作电压高、理论容量大、价格低廉、无毒性、环境友好和安全稳定等优点被视为最有潜力的锂离子电池正极材料。然而,LiFePO₄正极材料本征电子电导率低下,阻碍了它的广泛应用。提高电子电导率和锂离子扩散系数的方法多种多样,碳包覆改性是提高磷酸铁锂正极材料电化学性能的有效手段。本论文中采用固相反应烧结法制备磷酸铁锂正极材料,并对其进行碳包覆。实验过程中通过TG-DTA分析材料的热稳定性,使用XRD、SEM对材料的结构与形貌进行表征,利用恒压充放电测试、循环伏安法（CV曲线）、阻抗分析法（EIS）检测活性材料的电化学性能,得到了制备LiFePO₄的最佳工艺。研究表明:采用高温固相法合成出正极材料LiFePO₄,样品在600℃⁷50℃随着温度的升高LiFePO₄晶体结晶度提高,相应比容量增加;但是温度继续升高到800℃时,颗粒异常长大,容量迅速衰减。750℃合成的LiFePO₄/C正极材料具有合理的粒径和较窄的分布,所以具有最佳的电化学性能。采用市售淀粉为碳源对磷酸铁锂进行碳包覆,发现以淀粉为碳源合成的LiFePO₄/C正极材料具有很好的电化学性能,并且在淀粉含量为10wt%时,活性材料在0.2C倍率放电比容量达到135mAh·g^-1 ,其倍率特性优于未包碳的LiFePO₄材料。1C电流下放电容量接近120 mAh·g^-1,为理论容量的70%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-26
  1.1 研究背景  8-11
  1.2 锂离子电池正极材料研究现状及发展前景  11-15
  1.3 LiFePO_4 正极材料研究进展  15-24
  1.4 选题依据和研究内容  24-26
2 实验设备和原理  26-31
  2.1 实验试剂  26
  2.2 材料表征  26-27
  2.3 橄榄石型LiFePO_4 正极材料电化学性能测试  27-31
3 固相法制备橄榄石型LiFePO_4 正极材料的工艺研究  31-37
  3.1 碳源的选取  31-32
  3.2 碳源添加方式的确定  32-33
  3.3 碳含量的影响  33-34
  3.4 烧结温度的确定  34-35
  3.5 保温时间的确定  35
  3.6 固相烧结法制备LiFePO_4  35-36
  3.7 本章小结  36-37
4 固相法制备LiFePO_4 及其电化学研究  37-55
  4.1 引言  37-38
  4.2 原材料的热分析  38-39
  4.3 不同温度下制备的LiFePO_4 样品表征  39-42
  4.4 纯粹LiFePO_4 与碳包覆LiFePO_4 的电化学性能比较  42-46
  4.5 不同碳含量的LiFePO_4/C 电化学性能测试  46-51
  4.6 碳包覆提高LiFePO_4 活性材料电化学性能的机理探讨  51-54
  4.7 本章小结  54-55
5 结论与展望  55-58
  5.1 结论  55-56
  5.2 展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-66

LiFePO_4的制备与电化学性能研究

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