表面活性剂促进的固相法合成高功率磷酸锰锂—基正极材料

发布时间：2021-01-22 17:28

　　具有能量密度高、安全性好、循环寿命长的动力锂电池是未来电动工具特别是电动汽车的理想电源。作为锂离子电池正极材料，LiMnPO4具有环境友好、价格低廉、理论能量密度高（700Wh/kg）和较好的热稳定性等优点，有望成为下一代高能量密度的锂离子正极材料。然而，其本身的低电子导电率（<10-10s/cm）和低离子导电性（<10-16cm2/s），严重制约了该材料的实际应用。针对LiMnPO4具有低电子导电性和差的锂离子扩散系数，提高LiMnPO4的实际能量/功率密度，本论文开展如下四个方面的研究工作：1)采用不同前驱体优化制备磷酸锰锂-基正极材料的锰源和铁源；2)考察不同煅烧温度、时间、碳源和含碳量来优化磷酸锰锂-基正极材料的合成条件；3)采用表面活性剂来调节合成磷酸锰锂-基正极材料的粒径；4)研究不同铁含量的掺杂来调节磷酸锰锂-基正极材料的锂离子扩散。实验结果表明：1)MnxFe1-xC2O4·2H2O （x=1.0,0.85,0.5）是制备均匀固溶体LiMnxFe1-xPO4/C （x=1.0,0.85,0.5）复合材料的合适前驱体；2)合适的实验条件（温度600℃、时间10... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：107 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 锂离子电池简述
        1.2.1 锂离子电池的发展
        1.2.2 锂离子电池结构和工作原理
        1.2.3 锂离子电池特性
    1.3 锂离子电池正极材料研究现状
2（M = Co, Ni, Mn, V）正极材料">        1.3.1 层状结构 LiMO₂（M = Co, Ni, Mn, V）正极材料
2O₄（M = Co, Ni, Mn, V）正极材料">        1.3.2 尖晶石结构 LiM₂O₄（M = Co, Ni, Mn, V）正极材料
4（M = Fe, Co, Ni, Mn）正极材料">        1.3.3 橄榄石型 LiMPO₄（M = Fe, Co, Ni, Mn）正极材料
4的研究进展">    1.4 橄榄石型正极材料 LiMnPO₄的研究进展
4的合成方法">        1.4.1 橄榄石型正极材料 LiMnPO₄的合成方法
4材料的问题及改性研究">        1.4.2 LiMnPO₄材料的问题及改性研究
    1.5 本课题的研究目的和研究内容
第二章 实验设备及方法
    2.1 实验试剂与设备
    2.2 材料的制备
        2.2.1 前驱体的制备
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的制备">        2.2.2 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的制备
    2.3 材料的表征
    2.4 材料的电化学性能测试
        2.4.1 电池的制备
        2.4.2 电化学测试
        2.4.3 高温性能测试
        2.4.4 循环伏安（CV）测试
        2.4.5 交流阻抗（EIS）测试
0.85Fe_0.15PO₄/C 复合材料的合成及性能研究">第三章 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 复合材料的合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 前驱体的制备和结构分析
        3.2.1 前驱体的制备
        3.2.2 前驱体的热重分析图
        3.2.3 前驱体的形貌图
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的制备和性能研究">        3.2.4 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的制备和性能研究
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的电化学性能研究">        3.2.5 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的电化学性能研究
    3.3 煅烧温度对材料性能的影响
        3.3.1 煅烧温度对结构的影响
        3.3.2 煅烧温度对形貌的影响
        3.3.3 煅烧温度对材料电化学性能的影响
    3.4 煅烧时间对材料性能的影响
        3.4.1 煅烧时间对结构的影响
        3.4.2 煅烧时间对形貌的影响
        3.4.3 煅烧时间对材料的电化学性能研究
    3.5 不同碳源对材料性能的影响
        3.5.1 不同碳源对结构的影响
        3.5.2 不同碳源的拉曼光谱图
        3.5.3 不同碳源对形貌的影响
        3.5.4 不同碳源对材料电化学性能的研究
    3.6 不同含碳量对材料性能的影响
        3.6.1 不同含碳量的结构分析
        3.6.2 不同碳含量对形貌的影响
        3.6.3 不同碳含量材料的电化学性能研究
    3.7 加入表面活性剂对材料性能的影响
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的制备">        3.7.1 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的制备
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的结构分析">        3.7.2 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的结构分析
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的形貌分析图">        3.7.3 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的形貌分析图
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的红外分析图">        3.7.4 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的红外分析图
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的透射电镜图">        3.7.5 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的透射电镜图
0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的拉曼光谱图">        3.7.6 LiMn_0.85Fe_0.15PO₄/C 材料的拉曼光谱图
        3.7.7 电化学性能研究
    3.8 本章结论
0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的制备和性能研究">第四章 高功率密度 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的制备和性能研究
xFe_1-xPO₄/C 电化学性能的影响">    4.1 不同铁含量的掺杂对 LiMn_xFe_1-xPO₄/C 电化学性能的影响
xFe_1-xPO₄/C 的制备">        4.1.1 LiMn_xFe_1-xPO₄/C 的制备
xFe_1-xPO₄/C（x = 1, 0.85, 0.5）复合材料的结构表征">        4.1.2 LiMn_xFe_1-xPO₄/C（x = 1, 0.85, 0.5）复合材料的结构表征
xFe_1-xPO₄/C （x = 1, 0.85, 0.5）复合材料的电化学性能研究">        4.1.3 LiMn_xFe_1-xPO₄/C （x = 1, 0.85, 0.5）复合材料的电化学性能研究
0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的制备和性能研究">    4.2 高功率密度 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的制备和性能研究
0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的制备">        4.2.1 高功率密度 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的制备
0.5Fe_0.5PO₄/C 前驱体混合物的热重分析图">        4.2.2 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 前驱体混合物的热重分析图
0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的结构表征">        4.2.3 高功率密度 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的结构表征
0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的电化学性能研究">        4.2.4 高功率密度 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 复合材料的电化学性能研究
0.5Fe_0.5PO₄/C 中 Li+扩散系数研究">        4.2.5 高功率密度 LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C 中 Li+扩散系数研究
    4.3 本章结论
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
答辩委员会对论文的评定意见


【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶法制备LiMnPO4/C正极材料及其电化学性能[J]. 汪燕鸣,王飞,王广健.  无机材料学报. 2013(04)
[2]用不同锰源高温固相法制备LiMnPO4/C[J]. 彭薇,侯贤华,张志文,胡社军.  电池. 2010(05)
[3]锂离子电池橄榄石结构正极材料LiMnPO4的合成与性能[J]. 王志兴,李向群,常晓燕,郭华军,彭文杰,李新海,陈启元.  中国有色金属学报. 2008(04)
[4]锂电池发展简史[J]. 黄彦瑜.  物理. 2007(08)
[5]锂离子电池工业的发展与展望[J]. 胡绍杰,徐保伯.  电池. 2000(04)



本文编号：2993628