溶胶凝胶法制备LiFePO 4 /C正极材料及其性能的研究
发布时间：2021-08-27 14:00
本文以溶胶凝胶法结合喷雾干燥技术合成LiFePO4/C正极材料,实验研究了溶胶凝胶液体的反应温度、预烧温度、烧结温度、原料配比、溶胶浓度、溶胶p H值等因素对材料的影响;此外,采用实验室自制低聚物聚丙烯腈LPAN及不同碳源对材料进行包覆改性;最后对喷雾干燥仪器的进料速率参数、进风口温度参数进行优化,通过XRD、SEM、TG、CV及TEM等表征手段对材料结构和性能进行了研究。实验对溶胶凝胶反应温度60℃、70℃、80℃及90℃进行了研究,发现随着温度的升高,颗粒分布越来越均匀,90℃时材料,晶体衍射峰较强,电化学性能最佳,放电容量达到131.2 m Ah/g。LiFePO4/C正极材料热重分析发现200℃至600℃之间,材料中的有机物发生化学反应,失重较严重。对其预烧温度进行了研究发现350℃、450℃及550℃三个温度,450℃时,晶体结构和电化学性能最佳。烧结温度对材料有重要影响,发现烧结温度为700℃时,放电比容量最高,材料晶体衍射峰最强。反应物原料配比对材料影响极大,实验研究发现锂源:磷源:铁源（反应物的比例）低于1.2:1.2:1.0...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属锂电池（a）和锂离子电池(b)工作示意图
但从此开启人们对锂离子电池的探索。1980 年美国科学家 Goodenoug 等[7]人利用合物 LiCoO2来代替金属锂作为锂二次电池——锂离子电池（摇椅电池）。即充电离子从正极迁移到负极进行储能，放电时，锂离子从正负极迁移到正极，“摇摆式环。1991 年日本索尼公司第一次将 LiCoO2作为正极，以石墨 C 作为负极将锂离实现商业化。但由于钴金属具有毒性且成本高，资源短缺等限制了层状结构的 L的发展，此外，人们还发现层状结构 LiNiO2、尖晶石型 LiMnO2和 LiMn2O4。290 年代，Goodenoug 等[7]人还发现了有序橄榄石结构的磷酸盐，如 LiMPO4(M=FeNi、Co)。LiFePO4低毒、高容量、能量密度大及生产成本低环境友好等优点[8, 9]有研究价值，国内外不少课题组掀起了对 LiFePO4研究[10, 11]并努力使之实现商业元材料[12-14]如 LiNi1-xCoxO2和 LiMn2-xMXO4(M= Ni、Co 和 Cr 等)；三元材料[15-17]锰酸锂 Li(Mn、Ni、Co)O2和层状富锂锰酸锂 Li2MnO3，由于具有高容量、循环及无记忆效应等有点也被广泛研究；三元材料镍钴锰酸锂 Li(Mn、Ni、Co)O2和锂锰酸锂 Li2MnO3被认为未来最具有潜力的材料。
图 1-6 LiCoO2的反应原理示意图[18]Fig 1-6 The picture of LiCoO2operating principle正极反应：LiCoO2= Li1-xCoO2+ xLi++ xe-负极反应：6C + xLi++ xe-= LixC6总 反 应：LiCoO2+ 6C = Li1-xCoO2+ LixC6锂离子在外电源电压的作用下，充电时锂离子脱离正极材料进入电解液向负极方向移，经过隔膜进入电解液迁移到正极，为了使电荷平衡，电子从正极经外电路到达负形成开路，实现电能转化为化学能；放电时，电子经电线将能量输送给用电器后，回达负极，锂离子经电解液、隔膜到达正极实现平衡电荷，实现化学能转化为电能，如周而复始循环，因此人们形象的把锂离子二次电池称为“摇摆式”电池。
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁阳极的研究进展及其在化学电源中的应用(英文)[J]. 王乃光,王日初,彭超群,胡程旺,冯艳,彭兵. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(08)
[2]改进的碳热还原法合成LiFePO4/C材料[J]. 尹艳红,李少玉,闫琳琳,张会双,杨书廷. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(03)
[3]Electrochemical performance of Ti4+-doped LiFePO4 synthesized by co-precipitation and post-sintering method[J]. 伍凌,王志兴,李新海,李灵均,郭华军,郑俊超,王小娟. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(05)
本文编号：3366484
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属锂电池（a）和锂离子电池(b)工作示意图
但从此开启人们对锂离子电池的探索。1980 年美国科学家 Goodenoug 等[7]人利用合物 LiCoO2来代替金属锂作为锂二次电池——锂离子电池（摇椅电池）。即充电离子从正极迁移到负极进行储能，放电时，锂离子从正负极迁移到正极，“摇摆式环。1991 年日本索尼公司第一次将 LiCoO2作为正极，以石墨 C 作为负极将锂离实现商业化。但由于钴金属具有毒性且成本高，资源短缺等限制了层状结构的 L的发展，此外，人们还发现层状结构 LiNiO2、尖晶石型 LiMnO2和 LiMn2O4。290 年代，Goodenoug 等[7]人还发现了有序橄榄石结构的磷酸盐，如 LiMPO4(M=FeNi、Co)。LiFePO4低毒、高容量、能量密度大及生产成本低环境友好等优点[8, 9]有研究价值，国内外不少课题组掀起了对 LiFePO4研究[10, 11]并努力使之实现商业元材料[12-14]如 LiNi1-xCoxO2和 LiMn2-xMXO4(M= Ni、Co 和 Cr 等)；三元材料[15-17]锰酸锂 Li(Mn、Ni、Co)O2和层状富锂锰酸锂 Li2MnO3，由于具有高容量、循环及无记忆效应等有点也被广泛研究；三元材料镍钴锰酸锂 Li(Mn、Ni、Co)O2和锂锰酸锂 Li2MnO3被认为未来最具有潜力的材料。
图 1-6 LiCoO2的反应原理示意图[18]Fig 1-6 The picture of LiCoO2operating principle正极反应：LiCoO2= Li1-xCoO2+ xLi++ xe-负极反应：6C + xLi++ xe-= LixC6总 反 应：LiCoO2+ 6C = Li1-xCoO2+ LixC6锂离子在外电源电压的作用下，充电时锂离子脱离正极材料进入电解液向负极方向移，经过隔膜进入电解液迁移到正极，为了使电荷平衡，电子从正极经外电路到达负形成开路，实现电能转化为化学能；放电时，电子经电线将能量输送给用电器后，回达负极，锂离子经电解液、隔膜到达正极实现平衡电荷，实现化学能转化为电能，如周而复始循环，因此人们形象的把锂离子二次电池称为“摇摆式”电池。
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁阳极的研究进展及其在化学电源中的应用(英文)[J]. 王乃光,王日初,彭超群,胡程旺,冯艳,彭兵. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(08)
[2]改进的碳热还原法合成LiFePO4/C材料[J]. 尹艳红,李少玉,闫琳琳,张会双,杨书廷. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(03)
[3]Electrochemical performance of Ti4+-doped LiFePO4 synthesized by co-precipitation and post-sintering method[J]. 伍凌,王志兴,李新海,李灵均,郭华军,郑俊超,王小娟. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(05)
本文编号：3366484
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