锂离子电池LiFePO 4 /C复合材料的制备、表征与性能研究

发布时间：2023-01-25 23:23

　　21世纪,随着科技快速发展及环境恶化问题日益凸显,对动力电池的需求越来越大,使得对电池材料的性能提出更高要求。橄榄石型LiFePO₄因具有成本低廉、环境友好、自放电率低和电化学性能优良等诸多优点,被认为是最有潜力的锂离子动力电池材料之一。但由于其本身结构的限制,纯磷酸铁锂的离子导电率和电子导电率均不高,导致其实际容量远小于理论容量,并且在高倍率下电化学性能较差,从而限制了磷酸铁锂材料在混合动力电池领域的推广应用。目前主要通过减小材料的颗粒大小、控制其形貌和包覆导电物质等方法提高磷酸铁锂材料的电化学性能。本论文采用静电纺丝技术制备LiFePO₄/C纳米材料。研究了前驱液中聚丙烯腈溶度和纺丝过程中纺丝温度对材料形貌和电化学性能的影响,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对材料进行形貌表征;恒流充放电测试、循环伏安测试及交流阻抗测试对材料进行电化学性能表征。结果表明,在最佳参数条件下制备的材料,在0.1C倍率下,首次放电容量达到97.8 m Ah?g^-1。在上述基础下,分别研究了添加氧化石墨烯和碳纳米管对LiFePO_4<... 

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池简介
        1.2.1 锂离子电池的发展史
        1.2.2 锂离子电池的结构
        1.2.3 锂离子电池的原理
        1.2.4 锂离子电池的优点
    1.3 锂离子电池正极材料的发展
        1.3.1 LiMO_2型层状结构化合物
        1.3.2 LiM_2O_4型尖晶石结构化合物
        1.3.3 LiMPO_4型聚阴离子化合物
    1.4 磷酸铁锂的制备方法
    1.5 LiFePO_4材料的改性研究
    1.6 静电纺丝技术
        1.6.1 静电纺丝技术的发展
        1.6.2 静电纺丝技术的原理
        1.6.3 影响静电纺丝的参数
        1.6.4 静电纺丝技术制备LiFePO_4材料的研究进展
    1.7 本文的研究内容
2 实验试剂、仪器及研究方法
    2.1 主要的实验药品
    2.2 材料的物相和形貌分析
        2.2.1 X射线(XRD)分析
        2.2.2 场发射扫描电子显微镜(SEM)分析
    2.3 材料的电化学性能研究
        2.3.1 正极片的制备
        2.3.2 电池的组装
        2.3.3 恒电流充放电测试
        2.3.4 循环伏安(CV)测试
        2.3.5 交流阻抗(EIS)测试
    2.4 本章小结
3 静电纺丝法制备LiFePO_4/C纳米纤维正极材料及其性能研究
    3.1 LiFePO_4/C纳米纤维正极材料的制备与性能表征
        3.1.1 工艺参数的影响
        3.1.2 优化工艺参数制备LiFePO_4/C材料
    3.2 本章小结
4 LiFePO_4/C复合纳米纤维正极材料的改性研究
    4.1 静电纺丝法合成LiFePO_4/C/GO复合纳米材料
        4.1.1 材料的物相和形貌分析
        4.1.2 材料的电化学性能分析
    4.2 静电纺丝法制备LiFePO_4/C/CNT复合纳米纤维材料
        4.2.1 实验部分
        4.2.2 碳纳米管改性对LiFePO_4/C纳米纤维形貌结构的影响
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 实验结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的科研及实践成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
博士论文
[1]纳米结构氧化物锂离子电池负极材料研究[D]. 姚煜.复旦大学 2012



本文编号：3731914