锂离子电池正极材料的结构调制及电化学性能研究

发布时间：2020-05-25 15:20

【摘要】：锂离子电池正极材料磷酸铁锂具有循环性能好、热稳定性高、原料来源广泛、环境友好等优点。但是,磷酸铁锂的低离子导电率、低电子电导率阻碍了其大规模生产。控制LiFePO_4颗粒尺寸、进行金属离子掺杂以及表面碳包覆是主要的改性方法。本论文采用溶剂热法制备LiFePO_4正极材料,主要工作如下:1.分别以水、乙醇、乙二醇为溶剂,研究了制备工艺参数如反应温度和反应时间等对LiFePO_4的颗粒尺寸、物相及电化学性能的影响。结果表明,当采用乙二醇做溶剂、反应温度180℃、保温时间10 h时所得材料为纯相LiFePO_4,所得颗粒大小均一,晶粒度400 nm左右,0.1 C放电比容量148.6 mAh·g~(-1)。2.以乙二醇为溶剂,在制备过程中,分别掺杂Na~+和Al~(3+),研究了掺杂不同金属离子及不同掺杂含量对LiFePO_4颗粒形貌、尺寸及电化学性能的影响。结果表明,相较于Al~(3+),Na~+掺杂对LiFePO_4正极材料改性更显著。其中,掺杂1%mol Na~+形成的Li_(0.99)Na_(0.01)FePO_4材料的颗粒尺寸在200-500 nm,0.1 C放电比容量156mAh·g~(-1),10 C倍率下500次循环后的容量保持率为86.7%。3.以生物质材料棉花为碳源和模板合成LiFePO_4/C复合材料,研究了棉花对LiFePO_4颗粒形貌、尺寸及电化学性能的影响。结果表明,棉花的加入对所合成的材料的物相、表面形貌影响不大,颗粒尺寸在200-300 nm,对电化学性能改善较为显著。其中,加入0.1 mol·L~-11 LiOH预处理的棉花合成的LiFePO_4/C样品的倍率性能及循环稳定性最好,该样品在0.1 C倍率下的首圈放电比容量为160.4 mAh·g~(-1),在2 C倍率下200次循环后的容量保持率为92.2%。
【图文】：

的 LiMO2（M=Co、Ni、Mn 等）等化合物。负极材料多选择的可嵌锂物质。主要包括焦炭、石墨、中间相碳微球等碳素材属氮化物、硅基材料、合金、锡基材料及过渡金属氧化物等。子电池所用的电解液主要为含有锂盐的有机体系，常见的电LiPF6以及 LiClO4；有机溶剂主要为 DEC (碳酸二乙酯)、DMDME (二甲基乙烷)、EC (碳酸乙烯酯)、EMC (碳酸甲乙酯))以及 PC (碳酸丙烯酯)等中的一种或几种混合物。材料主要为聚烯烃系树脂，常见的是单层或多层的聚丙稀(P孔膜，，如商业化的 Celgard 2300 隔膜就为 PP/PE/PP 三层微孔离子电池的工作原理子电池，又被称为“摇椅电池”，是指锂离子能够从正负极材一种电池，其电池表达式如下式表示:(-) Cn

本文编号：2680349