LiFePO 4 /C正极材料的制备、结构与电化学性能研究
发布时间：2023-03-12 05:50
磷酸铁锂电池因其安全性能高,稳定性和循环性能好等优点而受到广泛关注。本文采用固相反应、机械活化、碳热还原等方法制备LiFePO4/C复合材料,研究不同乙炔黑和石墨烯导电剂之比对LiFePO4/C复合材料电性能的影响；研究不同含量纳米铜粉掺杂对制备LiFePO4/C复合材料的颗粒尺寸以及电性能的影响。为探索制备性能良好的正极材料的工艺条件,用溶胶凝胶法在不同PH值下制备FePO4前驱体,将前驱体用前段高温后段低温烧结法制备LiFePO4/C复合材料。采用XRD、激光粒度仪、SEM、EPR、穆斯堡尔谱仪、电化学测试系统、循环伏安与交流阻抗等实验手段,对所制备的LiFePO4/C复合材料进行微结构表征并测试其电化学性能,探讨LiFePO4/C复合材料微结构对电化学性能的影响,主要的实验结果如下：(1)以Fe203、蔗糖、Li2CO3为原料,Fe和C原子比为1：1.2,采用固相反应、机械活化以及碳热还原法制备了LiFePO4/C正极材料,其XRD结果表明所合成的材料为橄榄石结构。(2)在分析石墨烯导电剂含量对材料放电比容量的影响时发现,当石墨烯含量为50%的正极材料(C3样品)首次充放电平台较...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池工作原理
1.2.2 锂离子电池的特性
1.2.3 电池产业发展还存在的问题
1.3 锂电池正极材料研究现状
1.3.1 层状结构钴、镍、锰锂化合物研究现状
1.3.1.1 层状结构LiCoO2研究现状
1.3.1.2 层状结构LiNiO2正极材料研究现状
1.3.1.3 层状结构LiMnO2正极材料研究现状
1.3.2 尖晶石结构LiMn2O4研究现状
1.3.3 三元材料研究现状
1.4 磷酸铁锂材料研究现状
1.4.1 磷酸铁锂材料结构与电化学特点
1.4.1.1 磷酸铁锂材料结构特点
1.4.1.2 磷酸铁锂材料电化学特点
1.4.2 磷酸铁锂材料的制备路径
1.4.3 制备磷酸铁前驱体的途径
1.4.4 磷酸铁锂材料的改性研究
1.4.5 磷酸铁锂材料产业化生产面临的问题
1.5 本论文的选题背景、研究内容与创新之处
1.5.1 本论文的选题背景
1.5.2 本论文的研究内容
1.5.3 本论文独创或新颖之处
第二章 实验药品、设备及表征方法
2.1 实验药品
2.1.1 实验用主要原料与测试主要原料
2.1.2 实验的主要仪器
2.2 材料表征方法
2.2.1 热重和差热分析
2.2.2 X-射线衍射(XRD)
2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.4 激光粒度分析
2.2.5 穆斯堡尔谱仪
2.2.6 电子顺磁共振(EPR)
2.3 电池电化学性能测试
2.3.1 纽扣模拟电池的装配
2.3.2 纽扣模拟电池的电化学性能测试
第三章 不同含量石墨烯导电剂对LiFePO4/C复合材料电性能影响
3.1 引言
3.2 实验方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 差热-热重分析
3.3.1.1 碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料样品原料的差热-热重分析
3.3.1.2 碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料差热-热重分析
3.3.2 碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料对结构与性能的分析
3.3.2.1 XRD分析
3.3.2.2 SEM分析
3.3.3 不同石墨烯导电剂对LiFePO4/C复合材料电性能的分析
3.3.3.1 交流阻抗图谱分析
3.3.3.2 循环伏安分析
3.3.3.3 首次充放电性能分析
3.3.3.4 循环性能分析
3.4 本章小结
第四章 固相合成法制备纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料的原料的差热-热重分析
4.3.2 不同含量纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料对结构与性能的分析
4.3.2.1 XRD分析
4.3.2.2 ERP分析
4.3.3 不同含量纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料电性能的分析
4.3.3.1 首次充放电性能分析
4.3.3.2 循环性能分析
4.3.4 纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料晶体粒度的影响
4.3.4.1 SEM分析
4.3.4.2 晶体粒度分析
4.3.5 穆斯堡尔谱仪分析合成材料中铁的价态及其影响因素
4.4 本章小结
第五章 溶胶凝胶法在不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料
5.1 前言
5.2 实验方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 溶胶凝胶法在不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料的差热-热重分析
5.3.2 不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料结构与性能的分析
5.3.2.1 XRD分析
5.3.2.2 粒度分析
5.3.2.3 SEM分析
5.3.3 不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料电性能分析
5.3.3.1 首次充放电性能分析
5.3.3.2 循环性能分析
5.4 本章小结
第六章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况
本文编号：3761078
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池工作原理
1.2.2 锂离子电池的特性
1.2.3 电池产业发展还存在的问题
1.3 锂电池正极材料研究现状
1.3.1 层状结构钴、镍、锰锂化合物研究现状
1.3.1.1 层状结构LiCoO2研究现状
1.3.1.2 层状结构LiNiO2正极材料研究现状
1.3.1.3 层状结构LiMnO2正极材料研究现状
1.3.2 尖晶石结构LiMn2O4研究现状
1.3.3 三元材料研究现状
1.4 磷酸铁锂材料研究现状
1.4.1 磷酸铁锂材料结构与电化学特点
1.4.1.1 磷酸铁锂材料结构特点
1.4.1.2 磷酸铁锂材料电化学特点
1.4.2 磷酸铁锂材料的制备路径
1.4.3 制备磷酸铁前驱体的途径
1.4.4 磷酸铁锂材料的改性研究
1.4.5 磷酸铁锂材料产业化生产面临的问题
1.5 本论文的选题背景、研究内容与创新之处
1.5.1 本论文的选题背景
1.5.2 本论文的研究内容
1.5.3 本论文独创或新颖之处
第二章 实验药品、设备及表征方法
2.1 实验药品
2.1.1 实验用主要原料与测试主要原料
2.1.2 实验的主要仪器
2.2 材料表征方法
2.2.1 热重和差热分析
2.2.2 X-射线衍射(XRD)
2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.4 激光粒度分析
2.2.5 穆斯堡尔谱仪
2.2.6 电子顺磁共振(EPR)
2.3 电池电化学性能测试
2.3.1 纽扣模拟电池的装配
2.3.2 纽扣模拟电池的电化学性能测试
第三章 不同含量石墨烯导电剂对LiFePO4/C复合材料电性能影响
3.1 引言
3.2 实验方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 差热-热重分析
3.3.1.1 碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料样品原料的差热-热重分析
3.3.1.2 碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料差热-热重分析
3.3.2 碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料对结构与性能的分析
3.3.2.1 XRD分析
3.3.2.2 SEM分析
3.3.3 不同石墨烯导电剂对LiFePO4/C复合材料电性能的分析
3.3.3.1 交流阻抗图谱分析
3.3.3.2 循环伏安分析
3.3.3.3 首次充放电性能分析
3.3.3.4 循环性能分析
3.4 本章小结
第四章 固相合成法制备纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料的原料的差热-热重分析
4.3.2 不同含量纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料对结构与性能的分析
4.3.2.1 XRD分析
4.3.2.2 ERP分析
4.3.3 不同含量纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料电性能的分析
4.3.3.1 首次充放电性能分析
4.3.3.2 循环性能分析
4.3.4 纳米铜粉掺杂LiFePO4/C复合材料晶体粒度的影响
4.3.4.1 SEM分析
4.3.4.2 晶体粒度分析
4.3.5 穆斯堡尔谱仪分析合成材料中铁的价态及其影响因素
4.4 本章小结
第五章 溶胶凝胶法在不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料
5.1 前言
5.2 实验方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 溶胶凝胶法在不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料的差热-热重分析
5.3.2 不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料结构与性能的分析
5.3.2.1 XRD分析
5.3.2.2 粒度分析
5.3.2.3 SEM分析
5.3.3 不同PH值下制备LiFePO4/C复合材料电性能分析
5.3.3.1 首次充放电性能分析
5.3.3.2 循环性能分析
5.4 本章小结
第六章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况
本文编号：3761078
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3761078.html
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