磷酸铁锂(LiFePO4)因其原材料来源广、理论比容量高、材料结构稳定、循环性能优良且完全没有环境污染,成为最具发展前景的锂离子正极材料。本文在简要综述锂离子电池材料及正极材料发展现状的基础上,以磷酸铁锂为研究对象,对合成工艺进行了研究。本研究首" />
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LiFePO_4的制备及电化学性能研究

作　者: 谢东丽
导　师: 叶红齐
学　校: 中南大学
专　业: 化学工艺
关键词: 磷酸铁锂 磷酸铁 均相沉淀法 碳热还原法 锂电池
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


磷酸铁锂 的学位论文">磷酸铁锂(LiFePO4)因其原材料来源广、理论比容量高、材料结构稳定、循环性能优良且完全没有环境污染,成为最具发展前景的锂离子正极材料。本文在简要综述锂离子电池材料及正极材料发展现状的基础上,以磷酸铁锂为研究对象,对合成工艺进行了研究。本研究首先采用均相沉淀法制备前驱体磷酸铁,再通过碳热还原法制得LiFeP04。应用SEM、XRD、热重分析及电化学手段对产物进行形貌、结构表征及性能测试。在前驱体的制备过程中,考察了摩尔比(PO43-:Fe3+)、反应液中Fe3+浓度、Fe3+滴加速度、反应温度及表面活性剂用量等对磷酸铁纯度及形貌的影响。结果表明,当摩尔比(PO43-:Fe3+)为4、Fe3+滴加浓度0.4mol/1、滴加速度33.33ml/h、反应温度95℃以及PEG用量3%时,所制备的前驱体颗粒不仅分散性良好、平均粒径2μm且呈类球形。在磷酸铁锂的制备中,主要考察了不同前驱体对其电化学性能的影响。结果表明,前驱体与锂源、碳源混合后经过煅烧制备的磷酸铁锂都具有一定的电化学性能,其中在优化条件下制得的磷酸铁为前驱体制备的磷酸铁锂,在0.2C充放电倍率下,其首轮放电比容量高达132mA·h/g,经过20次循环后,放电容量仍有129mA·h/g,循环性能优良。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 文献综述  8-26
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 锂离子电池概述  9-13
    1.2.1 锂离子电池发展史  9-11
    1.2.2 锂离子电池的主要组成  11-12
    1.2.3 锂电池的工作原理  12-13
  1.3 锂离子正极材料  13-18
    1.3.1 锂钴氧化物  14-15
    1.3.2 锂镍氧化物  15-16
    1.3.3 锂锰氧化物  16-17
    1.3.4 锂钒氧化物  17-18
  1.4 磷酸铁锂 的学位论文">磷酸铁锂正极材料的发展  18-25
    1.4.1 磷酸铁锂的结构  18-20
    1.4.2 磷酸铁锂的充放电机理  20-21
    1.4.3 磷酸铁锂的制备方法  21-24
    1.4.4 磷酸铁锂的改性  24-25
  1.5 本论文的研究目的和内容  25-26
第二章 实验材料及方法  26-34
  2.1 实验主要原料  26-27
  2.2 实验仪器设备  27
  2.3 磷酸铁锂的合成  27-30
    2.3.1 均相沉淀法制备磷酸铁  27-28
    2.3.2 碳热还原法制备磷酸铁锂  28-30
  2.4 材料的测试与表征  30-34
    2.4.1 扫描电子显微镜形貌分析  30
    2.4.2 X-射线衍射分析  30-31
    2.4.3 热重-差热分析  31
    2.4.4 材料的电化学性能测试  31-34
第三章 磷酸铁锂制备及电化学性能研究  34-63
  3.1 磷酸铁前驱体的制备  34-48
    3.1.1 均相沉淀  34-35
    3.1.2 合成条件对前驱体纯度的影响  35-39
    3.1.3 合成条件对前驱体形貌的影响  39-48
  3.2 磷酸铁锂的制备  48-52
    3.2.1 磷酸铁锂制备工艺条件的确定  48-49
    3.2.2 前驱体合成方法对磷酸铁锂电化学性能的影响  49-52
  3.3 均相沉淀法制备前驱体的合成工艺对磷酸铁锂电化学性能影响  52-60
    3.3.1 Fe~(3+)加入方式对磷酸铁锂电化学性能的影响  52-54
    3.3.2 Fe~(3+)滴加速率对磷酸铁锂电化学性能的影响  54-57
    3.3.3 表面活性剂用量对磷酸铁锂电化学性能的影响  57-60
  3.4 本章小结  60-63
    3.4.1 均相沉淀法制备磷酸铁研究  60-61
    3.4.2 磷酸铁锂电化学性能研究  61-63
第四章 结论  63-64
参考文献  64-70
致谢  70-71
攻读硕士期间发表的论文  71

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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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