磷酸盐正极材料制备及性能研究
发布时间：2022-01-06 02:01
锂离子电池是建立在锂电池基础上,于上个世纪末快速发展起来的新一代绿色高能充电电池,具有高电压、高比能量、高循环特性以及自放电小、无记忆效应等优点,逐渐成为对国民经济和民生发展最为重要的储能装置。对于锂离子电池,能够影响其性能优劣的主要是电极材料和电解质材料,其中电极材料的选择在很大程度上决定了锂离子电池的性能和价格,相比负极材料而言,锂离子电池正极材料的研究进展相对滞后,是制约其发展的瓶颈所在,因此对正极材料的探索成为了目前锂离子电池材料研究的焦点和热点。为此,本文对锂离子电池相关正极材料的制备方法及电化学性能进行了一定的研究与探索。当前,正极材料的研究主要有过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物等材料,基于对相关材料优缺点以及研究现状的了解和认识,本文主要对相关磷酸盐正极材料进行研究,其中正极材料磷酸铁锂已经有了一定的研究和应用,具有一定的电化学性能,但其在放电电压、电导率及放电速率方面还有一定的发展空间;磷酸钒锂不仅具有良好的安全性,并且具有更高的锂离子扩散系数、放电电压和能量密度,被看成是电动车锂离子电池最有希望的正极材料。因此研究制备性能良好的磷酸铁锂、磷酸钒锂等正极材料,并进行结构...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂a）充电锂离子电池工电过程b）放作原理图
第1章绪论4图1.2锂离子电池结构示意图Figure1.2Schematicdiagramoflithium-ionbatterystructure锂离子电池结构示意图如图1.2所示，主要结构包括正极、负极、隔膜和电解液，除此之外，还包括集流体、绝缘材料、电池壳和其他一些附属结构。锂离子电池的分类主要有两种，一是根据电解液来分类，分为：固态锂离子电池和液态锂离子电池，当前主要使用的是液态锂离子电池，而目前研究较多的是聚合物锂离子电池，即固态锂离子电池。二是根据电池的外形进行分类，分为：方形锂离子电池和圆形锂离子电池。1.2.3锂离子电池负极材料概述锂离子电池的商业化发展可以说正是起源于用碳作为负极材料，而且到目前为止碳材料依然是负极材料的首眩使用碳材料作为负极材料的优点主要是安全性大大提高、充放电过程的稳定好、循环次数高等，但其亦有缺陷，比如：实际比容量不高、高倍率性能不佳和首次可逆性差等。与此同时，非碳负极材料的研究也在逐步展开。目前对于碳材料的研究主要分为石墨类材料和无定形碳材料。石墨类又可以分为天然石墨、人工石墨以及石墨化碳三类；无定型碳主要分为软碳和硬碳两类。非碳材料目前正在成为研究热点，研究的主要方向有：氮化物、钛（锂）复合氧化物、锡基材料、硅基材料、锑基材料以及合金类等。在此之中，钛（锂）复合氧化物和硅基材料是相对有前途的。借由动力电池的开发与利用，钛（锂）复合氧化物进入人们视野，其虽然比能量相对较低，但由于其循环性能和安全稳定性较好，依旧成为了锂离子动力电池负极材料的研究重点。而在钛（锂）复合氧化物中，最受关注的
鼍О??iFePO4晶格面体中心各心位置，形成形成了层状八面体层，子而连成链个LiO6八面了一维可移动键形成了三维纯相的LiFe1.0-1.4g·cm2000余次的理为两相反应充电反应：放电反应：橄榄石型结构固相烧结、共沉淀法等常见的一种方主要由4个Figure格结构中，自形成了F成PO4四面结构。其中在FeO6八。每个PO面体共用棱上动性，也因维立体化学ePO4实际比m-3，比表面的循环次数应，充放电LiFeFePO构的LiFeP机械球磨活等）[37-45]以方法，此法LiFePO4单图1.3Lie1.3SchematO原子按六eO6八面体面体。而交中相邻的Fe八面体的层与4四面体则上的O原子因此确保了学键，使Li比容量可以达面积12-20m，表明该材电反应可由ePO4-xLi+-xO4+xLi++xePO4制备方法活化、氧化以及微波法[法的优点是工第1章绪论8单元构成。iFePO4的结构ticdiagramo六方密堆积体和LiO6八交替排列的FeO6八面体与层之间，与一个FeO子。如此形在充放电过iFePO4具有达到理论比m2·g-1，工作材料Li+的嵌下式表示：xe-xFePOe-xLiFeP法按照反应化还原等）[3[46-47]。其中工艺简单，论构示意图ofLiFePO4st积排列，Fe八面体，而PeO6八面体通过共用处相邻LiO6八O6八面体共形成可由锂离过程中Li+嵌有很强的热稳比容量的94作电压3.4嵌脱拥有较4+(1-x)LiFPO4+(1-x)F应介质的不33-36]、液相中，高温固相易实现产业ructure原子及Li原子则处体、LiO6八处于顶点的八面体通过用棱上的离子自由嵌嵌脱的自如稳定性和很4%，约为1V，充放电较好的可逆性FePO4FePO4同主要分为相法
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压正极材料磷酸镍锂研究进展[J]. 王华丹,贡纬华,苏毅,李国斌. 化工新型材料. 2019(07)
[2]锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展[J]. 张克宇,姚耀春. 化工进展. 2015(01)
[3]锂离子电池5V正极材料LiCoPO4/C的合成与性能[J]. 汪燕鸣,王阿鸣,王振西. 淮北师范大学学报(自然科学版). 2011(01)
[4]锂离子电池正极材料LiCoPO4的研究现状和展望[J]. 邹美捷,刘晓红,许春晓,柯春兰,章小明. 广东化工. 2009(11)
[5]含锂磷酸盐LiMPO4（M=Mn、Co、Ni）的制备方法[J]. 黄映恒,蓝建京,童张法,陈义族. 化学工程师. 2009(06)
[6]锂离子蓄电池正极材料LiFePO4研究进展[J]. 华宁,崔涛,韩英,康雪雅. 合成化学. 2007(S1)
[7]镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和性能的影响[J]. 张培新,文衍宣,刘剑洪,许启明,任祥忠,张黔玲. 功能材料. 2006(12)
[8]一步固相合成Nb掺杂LiFePO4/C及其电化学性能[J]. 陈学军,赵新兵,曹高劭,马胜林,谢健,朱铁军. 中国有色金属学报. 2006(10)
[9]锂离子电池关键材料产业技术现状与发展趋势[J]. 张世超. 新材料产业. 2006(03)
[10]锂离子电池及其发展前景[J]. 任学佑. 电池. 1996(01)
博士论文
[1]新型锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究[D]. 陈晗.湖南大学 2007
本文编号：3571495
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂a）充电锂离子电池工电过程b）放作原理图
第1章绪论4图1.2锂离子电池结构示意图Figure1.2Schematicdiagramoflithium-ionbatterystructure锂离子电池结构示意图如图1.2所示，主要结构包括正极、负极、隔膜和电解液，除此之外，还包括集流体、绝缘材料、电池壳和其他一些附属结构。锂离子电池的分类主要有两种，一是根据电解液来分类，分为：固态锂离子电池和液态锂离子电池，当前主要使用的是液态锂离子电池，而目前研究较多的是聚合物锂离子电池，即固态锂离子电池。二是根据电池的外形进行分类，分为：方形锂离子电池和圆形锂离子电池。1.2.3锂离子电池负极材料概述锂离子电池的商业化发展可以说正是起源于用碳作为负极材料，而且到目前为止碳材料依然是负极材料的首眩使用碳材料作为负极材料的优点主要是安全性大大提高、充放电过程的稳定好、循环次数高等，但其亦有缺陷，比如：实际比容量不高、高倍率性能不佳和首次可逆性差等。与此同时，非碳负极材料的研究也在逐步展开。目前对于碳材料的研究主要分为石墨类材料和无定形碳材料。石墨类又可以分为天然石墨、人工石墨以及石墨化碳三类；无定型碳主要分为软碳和硬碳两类。非碳材料目前正在成为研究热点，研究的主要方向有：氮化物、钛（锂）复合氧化物、锡基材料、硅基材料、锑基材料以及合金类等。在此之中，钛（锂）复合氧化物和硅基材料是相对有前途的。借由动力电池的开发与利用，钛（锂）复合氧化物进入人们视野，其虽然比能量相对较低，但由于其循环性能和安全稳定性较好，依旧成为了锂离子动力电池负极材料的研究重点。而在钛（锂）复合氧化物中，最受关注的
鼍О??iFePO4晶格面体中心各心位置，形成形成了层状八面体层，子而连成链个LiO6八面了一维可移动键形成了三维纯相的LiFe1.0-1.4g·cm2000余次的理为两相反应充电反应：放电反应：橄榄石型结构固相烧结、共沉淀法等常见的一种方主要由4个Figure格结构中，自形成了F成PO4四面结构。其中在FeO6八。每个PO面体共用棱上动性，也因维立体化学ePO4实际比m-3，比表面的循环次数应，充放电LiFeFePO构的LiFeP机械球磨活等）[37-45]以方法，此法LiFePO4单图1.3Lie1.3SchematO原子按六eO6八面体面体。而交中相邻的Fe八面体的层与4四面体则上的O原子因此确保了学键，使Li比容量可以达面积12-20m，表明该材电反应可由ePO4-xLi+-xO4+xLi++xePO4制备方法活化、氧化以及微波法[法的优点是工第1章绪论8单元构成。iFePO4的结构ticdiagramo六方密堆积体和LiO6八交替排列的FeO6八面体与层之间，与一个FeO子。如此形在充放电过iFePO4具有达到理论比m2·g-1，工作材料Li+的嵌下式表示：xe-xFePOe-xLiFeP法按照反应化还原等）[3[46-47]。其中工艺简单，论构示意图ofLiFePO4st积排列，Fe八面体，而PeO6八面体通过共用处相邻LiO6八O6八面体共形成可由锂离过程中Li+嵌有很强的热稳比容量的94作电压3.4嵌脱拥有较4+(1-x)LiFPO4+(1-x)F应介质的不33-36]、液相中，高温固相易实现产业ructure原子及Li原子则处体、LiO6八处于顶点的八面体通过用棱上的离子自由嵌嵌脱的自如稳定性和很4%，约为1V，充放电较好的可逆性FePO4FePO4同主要分为相法
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压正极材料磷酸镍锂研究进展[J]. 王华丹,贡纬华,苏毅,李国斌. 化工新型材料. 2019(07)
[2]锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展[J]. 张克宇,姚耀春. 化工进展. 2015(01)
[3]锂离子电池5V正极材料LiCoPO4/C的合成与性能[J]. 汪燕鸣,王阿鸣,王振西. 淮北师范大学学报(自然科学版). 2011(01)
[4]锂离子电池正极材料LiCoPO4的研究现状和展望[J]. 邹美捷,刘晓红,许春晓,柯春兰,章小明. 广东化工. 2009(11)
[5]含锂磷酸盐LiMPO4（M=Mn、Co、Ni）的制备方法[J]. 黄映恒,蓝建京,童张法,陈义族. 化学工程师. 2009(06)
[6]锂离子蓄电池正极材料LiFePO4研究进展[J]. 华宁,崔涛,韩英,康雪雅. 合成化学. 2007(S1)
[7]镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和性能的影响[J]. 张培新,文衍宣,刘剑洪,许启明,任祥忠,张黔玲. 功能材料. 2006(12)
[8]一步固相合成Nb掺杂LiFePO4/C及其电化学性能[J]. 陈学军,赵新兵,曹高劭,马胜林,谢健,朱铁军. 中国有色金属学报. 2006(10)
[9]锂离子电池关键材料产业技术现状与发展趋势[J]. 张世超. 新材料产业. 2006(03)
[10]锂离子电池及其发展前景[J]. 任学佑. 电池. 1996(01)
博士论文
[1]新型锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究[D]. 陈晗.湖南大学 2007
本文编号：3571495
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