動(dòng)力鋰電正極材料磷酸鐵鋰的研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文動(dòng)力鋰電正極材料磷酸鐵鋰的研究StudiesonLithiumironphosphatecathodematerialforpowerlithiumionbattery學(xué)科專業(yè)：研究生：指導(dǎo)教師：企業(yè)導(dǎo)師t化學(xué)工程李文升唐致遠(yuǎn)教授樊勇利教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年十一月中文摘要本文采用液相沉淀法合成了高性能的FeP04“xH20，并用流變相法將其與制備LiFePO。的其他原料磷酸鐵、碳酸鋰、碳源及乳化添加劑進(jìn)行充分

2、混合，并對(duì)混合粉體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到目標(biāo)產(chǎn)品。在合成研究中進(jìn)行了三方面內(nèi)容的研究：1)對(duì)影響FeP042H20性能的參數(shù)，如反應(yīng)溶液中溫度、pH值、攪拌模式等進(jìn)行研究；確定了在65士05。C，pH=10的條件下反應(yīng)20～24h的合成工藝；制備出粒徑D505359m，振實(shí)密度TD三149／cm3的FeP04“2H20。2)研究了不同碳源、有機(jī)添加劑的類別與比例對(duì)流變體性能以及產(chǎn)品性能的影響，創(chuàng)新性地使用流變體穩(wěn)定性分析儀對(duì)流變體穩(wěn)定性進(jìn)行

3、分析檢測(cè)，保證了不同混合批次流變體的一致性。3)探索了工業(yè)化批產(chǎn)LiFeP04的燒結(jié)工藝，對(duì)溫度、時(shí)間、氣氛及氣體流量對(duì)產(chǎn)品性能的影響規(guī)律進(jìn)行了研究；確定了在惰性氣氛中，氣體流量015m3／11，650℃燒結(jié)9～12h的燒結(jié)工藝；制備出顆粒粒徑D505359m，振實(shí)密度TDI5∥cm3，初始比容量為1558mAh／g(02C／02C)，首次效率達(dá)到98％，100次循環(huán)容量保持率在99％以上的LiFeP04。在基礎(chǔ)研究方面，根據(jù)通用的包覆

4、改性技術(shù)中表面包覆層的特點(diǎn)，建立了完全包覆、非完全包覆以及非連續(xù)完全包覆三種模型，并對(duì)每種模型進(jìn)行了理論分析與計(jì)算，證明了：1)LiFeP04碳包覆為非完全包覆方式，碳包覆并沒有改變材料的電子和離子導(dǎo)電率，只是提高了電子在正極材料顆粒表面的遷移傳輸面積；2)在改善材料的倍率性能方面，降低材料的顆粒尺寸要比包覆導(dǎo)電層有效；3)碳包覆量增加到一定程度后，LiFeP04的倍率放電容量基本不再變化。在合成的LiFeP04材料應(yīng)用方面，將(LiF

5、eP04／C)／石墨電池體系設(shè)計(jì)成標(biāo)稱容量為75Ah的方形電池，主要性能如下：1)電池的平均初始容量為7765II認(rèn)h，大于75Ah的標(biāo)稱容量；2)循環(huán)5000次容量保持率約為83％，展示了良好的循環(huán)性能；3)10C充放電時(shí)，電池內(nèi)阻變化極小，15C放電容量為02C放電容量的7701％，表明材料具有良好的倍率充放電性能；4)在0。C、10℃、一20℃、30℃放電容量分別為02C放電容量的9001％、77。33％、7209％、5996％，