硅酸亚铁锂作为锂离子电池正极材料的合成及性能研究
发布时间：2021-05-10 10:33
聚阴离子型Li2FeSiO4材料因其具备较高的理论比容量和优越的安全性能已经被认为是新一代锂离子电池正极材料的最佳材料,当其实现两个Li+的嵌入和脱出时,可利用理论容量达到342 mA·h·g-1。但是其固有的低电导率和Li+扩散系数使其电化学性能表现不佳,从而阻碍了它在实际中的应用。表面碳包覆可有效阻止材料纯相颗粒之间的聚集,建立更为高效的电子导电网络,提高材料的电子电导率,从而降低电极极化,改善材料的电化学性能;添加络合剂和对前驱体溶液改性可以提高材料的分散性,影响材料晶体结构的形成;异种金属离子的掺杂将产生更多的晶格缺陷,改变锂离子和氧化还原活性离子周围的化学环境,进而影响充/放电平台电位,增强材料的电导率和Li+扩散系数。基于对该材料和上述改性方法的探讨,本论文针对锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的合成条件展开了探究,对其低容量和导电性差等问题,通过表面碳包覆、调节前驱体溶液pH值和离子掺杂等手段进行...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：103 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 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池的发展历程
1.2.2 锂离子电池原理和特点
1.3 锂离子电池部件构成概述
1.3.1 电解质
1.3.2 隔膜
1.3.3 负极材料
1.3.4 正极材料
1.4 硅酸亚铁锂正极材料概述
1.4.1 硅酸亚铁锂材料的研究意义
1.4.2 硅酸亚铁锂材料的结构
1.4.3 硅酸亚铁锂材料的合成方法
1.4.4 硅酸亚铁锂材料的改性方法
1.5 论文研究背景及内容
1.5.1 论文研究背景
1.5.2 论文研究的主要内容
第二章 Li_2FeSiO_4 正极材料合成条件的探究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 材料制备
2.3 材料表征
2.3.1 材料的物性表征
2.3.2 电化学性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 不同烧结温度对Li_2FeSiO_4 正极材料的影响
2.4.2 碳包覆Li_2FeSiO_4/C复合材料热重-差热数据分析
2.4.3 不同烧结温度对Li_2FeSiO_4/C复合材料的影响
2.4.4 SEM分析
2.5 小结
第三章 前驱体溶液p H值对Li_2FeSiO_4/C复合材料性能的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 材料制备
3.3 材料表征
3.3.1 材料的物性表征
3.3.2 电化学性能测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 不同前驱体溶液pH值对成胶的影响
3.4.2 XRD分析
3.4.3 充放电数据分析
3.4.4 EIS分析
3.5 小结
第四章 Si位 Cr元素掺杂对Li_2FeSiO_4/C复合材料性能的影响
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 材料制备
4.3 材料表征
4.3.1 材料的物性表征
4.3.2 电化学性能测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 Rietveld精修晶胞参数分析
4.4.2 Rietveld精修键长分析
4.4.3 SEM分析
4.4.4 恒流充放电性能分析
4.4.5 EIS分析
4.4.6 电导率分析
4.5 小结
第五章 用于材料颗粒包覆的化学气相沉积方法及简易装置
5.1 引言
5.2 化学气相沉积装置的构成
5.2.1 化学气相沉积装置设计及示意图
5.2.2 化学气相沉积装置的密封系统
5.2.3 化学气相沉积装置的反应室系统
5.2.4 化学气相沉积装置的气体供给系统
5.3 所设计化学气相沉积粉料包覆反应装置的基本构件
5.4 承载体气孔分布设计例
5.5 圆锥型传导分布分析法
5.6 新型化学气相沉积粉料包覆反应装置的特色
5.7 小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]两电子反应体系硅酸铁锂的研究进展[J]. 张玲,王文聪,倪江锋. 中国科学:化学. 2015(06)
[2]Mesoporous composite of LiFePO4 and carbon microspheres as positive-electrode materials for lithium-ion batteries[J]. Qiangqiang Tan,Cheng Lv,Yuxing Xu,Jun Yang. Particuology. 2014(06)
[3]水热法合成纳米Li2FeSiO4及电化学性能[J]. 梁英,田志高,崔萍. 电源技术. 2013(06)
[4]微波合成法制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4（英文）[J]. 胡国荣,曹雁冰,彭忠东,杜柯,蒋庆来. 物理化学学报. 2009(05)
[5]锂电池的发展与前景[J]. 闫俊美,杨金贤,贾永忠. 盐湖研究. 2001(04)
[6]锂离子电池纳米材料研究[J]. 李泓,李晶泽,师丽红,朱广言,陈锓,卢威,黄学杰,陈立泉. 电化学. 2000(02)
本文编号：3179214
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：103 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 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池的发展历程
1.2.2 锂离子电池原理和特点
1.3 锂离子电池部件构成概述
1.3.1 电解质
1.3.2 隔膜
1.3.3 负极材料
1.3.4 正极材料
1.4 硅酸亚铁锂正极材料概述
1.4.1 硅酸亚铁锂材料的研究意义
1.4.2 硅酸亚铁锂材料的结构
1.4.3 硅酸亚铁锂材料的合成方法
1.4.4 硅酸亚铁锂材料的改性方法
1.5 论文研究背景及内容
1.5.1 论文研究背景
1.5.2 论文研究的主要内容
第二章 Li_2FeSiO_4 正极材料合成条件的探究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 材料制备
2.3 材料表征
2.3.1 材料的物性表征
2.3.2 电化学性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 不同烧结温度对Li_2FeSiO_4 正极材料的影响
2.4.2 碳包覆Li_2FeSiO_4/C复合材料热重-差热数据分析
2.4.3 不同烧结温度对Li_2FeSiO_4/C复合材料的影响
2.4.4 SEM分析
2.5 小结
第三章 前驱体溶液p H值对Li_2FeSiO_4/C复合材料性能的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 材料制备
3.3 材料表征
3.3.1 材料的物性表征
3.3.2 电化学性能测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 不同前驱体溶液pH值对成胶的影响
3.4.2 XRD分析
3.4.3 充放电数据分析
3.4.4 EIS分析
3.5 小结
第四章 Si位 Cr元素掺杂对Li_2FeSiO_4/C复合材料性能的影响
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 材料制备
4.3 材料表征
4.3.1 材料的物性表征
4.3.2 电化学性能测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 Rietveld精修晶胞参数分析
4.4.2 Rietveld精修键长分析
4.4.3 SEM分析
4.4.4 恒流充放电性能分析
4.4.5 EIS分析
4.4.6 电导率分析
4.5 小结
第五章 用于材料颗粒包覆的化学气相沉积方法及简易装置
5.1 引言
5.2 化学气相沉积装置的构成
5.2.1 化学气相沉积装置设计及示意图
5.2.2 化学气相沉积装置的密封系统
5.2.3 化学气相沉积装置的反应室系统
5.2.4 化学气相沉积装置的气体供给系统
5.3 所设计化学气相沉积粉料包覆反应装置的基本构件
5.4 承载体气孔分布设计例
5.5 圆锥型传导分布分析法
5.6 新型化学气相沉积粉料包覆反应装置的特色
5.7 小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]两电子反应体系硅酸铁锂的研究进展[J]. 张玲,王文聪,倪江锋. 中国科学:化学. 2015(06)
[2]Mesoporous composite of LiFePO4 and carbon microspheres as positive-electrode materials for lithium-ion batteries[J]. Qiangqiang Tan,Cheng Lv,Yuxing Xu,Jun Yang. Particuology. 2014(06)
[3]水热法合成纳米Li2FeSiO4及电化学性能[J]. 梁英,田志高,崔萍. 电源技术. 2013(06)
[4]微波合成法制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4（英文）[J]. 胡国荣,曹雁冰,彭忠东,杜柯,蒋庆来. 物理化学学报. 2009(05)
[5]锂电池的发展与前景[J]. 闫俊美,杨金贤,贾永忠. 盐湖研究. 2001(04)
[6]锂离子电池纳米材料研究[J]. 李泓,李晶泽,师丽红,朱广言,陈锓,卢威,黄学杰,陈立泉. 电化学. 2000(02)
本文编号：3179214
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