磷酸铁锂的制备、改性及电化学性能研究

发布时间：2021-05-06 08:23

　　在国家大力倡导和支持新能源背景下,绿色出行和低碳环保是社会和经济可持续发展的重要保障。磷酸铁锂（LiFePO₄）作为新能源领域中一种极具光明前景的锂离子电池正极材料,自发现以来受到广泛关注,因为其安全性能好、理论比容量和开路电压较高、循环寿命长、环境友好、成本低廉;但是该正极材料电子导电性低且锂离子扩散缓慢,从而限制了其在动力汽车、混合动力汽车等领域的应用。为了利用LiFePO₄的优势,克服其固有缺陷,对其改性尤为必要。本文在制备LiFePO₄的基础上对其改性处理,以期获得优异的电化学性能,具体开展了以下工作:文中首先采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为诱导模板,辅助水热法原位复合石墨烯得到了LiFePO₄/rGO复合材料,通过对SDBS浓度、前驱体混合物的pH和氧化石墨烯（GO）添加量等实验参数的优化,得到电化学性能最优的LiFePO₄/rGO复合材料制备条件:最佳的SDBS浓度为0.225 mol/L,最佳前驱体混合物pH和GO添加量分别为5.8和2%。同时发现,棒状LiF... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池正极材料
        1.2.1 钴酸锂(LiCoO_2)
        1.2.2 镍酸锂(LiNiO_2)
        1.2.3 锰酸锂(LiMn_2O_4)
        1.2.4 三元材料Ni-Co-Mn
        1.2.5 磷酸铁锂(LiFePO_4)
    1.3 LiFePO_4正极材料研究进展
        1.3.1 LiFePO_4的结构
        1.3.2 LiFePO_4的制备方法
            1.3.2.1 固态合成法
            1.3.2.2 液相合成法
            1.3.2.3 其它方法
        1.3.3 LiFePO_4的改性
            1.3.3.1 包覆改性
            1.3.3.2 掺杂改性
            1.3.3.3 粒径控制
    1.4 课题研究的意义和内容
第2章 SDBS辅助水热法合成LiFePO_4/rGO复合材料及电化学性能
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品和仪器
        2.2.2 制备方法
            2.2.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
            2.2.2.2 磷酸铁锂/还原氧化石墨烯复合材料(LiFePO_4/rGO)的制备
        2.2.3 样品表征
        2.2.4 电池组装和电化学性能测试
            2.2.4.1 纽扣电池组装
            2.2.4.2 电化学性能测试
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 SDBS浓度对LiFePO_4/rGO复合物电化学性能的影响
            2.3.1.1 物相表征
            2.3.1.2 电化学性能表征
        2.3.2 前驱体pH对LiFePO_4/rGO复合物电化学性能的影响
            2.3.2.1 物相表征
            2.3.2.2 电化学性能表征
        2.3.3 GO对LiFePO_4/rGO复合物电化学性能的影响
            2.3.3.1 物相表征
            2.3.3.2 FT-IR表征
            2.3.3.3 形貌表征
            2.3.3.4 电化学性能表征
    2.4 本章小结
第3章 石墨烯掺杂和碳包覆协同改善LiFePO_4电化学性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品和仪器
        3.2.2 制备方法
            3.2.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
            3.2.2.2 磷酸铁锂@碳/还原氧化石墨烯(LiFePO_4@C/rGO)复合材料的制备
        3.2.3 样品表征
        3.2.4 电池组装和电化学性能测试
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 物相表征
        3.3.2 FT-IR表征
        3.3.3 拉曼光谱表征
        3.3.4 XPS分析
        3.3.5 形貌表征
            3.3.5.1 SEM形貌分析
            3.3.5.2 TEM形貌分析
        3.3.6 电化学性能评价
        3.3.7 石墨烯掺杂和碳包覆协同作用改性机制
    3.4 本章小结
第4章 Mn~(2+)掺杂LiFePO_4/C纳米片的制备及电化学性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品和仪器
        4.2.2 制备方法
        4.2.3 样品表征
        4.2.4 电池组装和电化学性能测试
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 物相分析
        4.3.2 XPS分析
        4.3.3 形貌分析
            4.3.3.1 SEM分析
            4.3.3.2 TEM分析
        4.3.4 电化学性能评价
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池硅碳负极材料研究进展[J]. 沈晓辉,范瑞娟,田占元,张大鹏,曹国林,邵乐.  硅酸盐学报. 2017(10)
[2]LiFePO4/Cu复合正极材料的制备及电化学性能[J]. 张亚利,高立军.  有色金属(冶炼部分). 2008(03)



本文编号：3171595