多孔碳對磷酸鐵鋰的合成、改性和電化學(xué)性能影響.pdf

1、鋰離子電池作為一種儲能裝置目前已被廣泛用于小型儀器儀表等電器設(shè)備。鋰離子電池具備質(zhì)量輕，能量密度高，循環(huán)壽命長，清潔無污染等諸多優(yōu)點而成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點，是下一代電動汽車理想的動力電源。但是目前鋰離子電池依然存在安全性不高，高低溫性能差異大，容量衰減等諸多問題。正極材料作為鋰離子電池的有機組成部分在鋰離子電池中起著重要的作用，也是目前限制鋰離子電池容量的首要因素，因此正極材料的研發(fā)與應(yīng)用在提高鋰離子電池容量方面起著關(guān)鍵作用。磷

2、酸鐵鋰在1997年被Padhi報道可以作為一種正極材料應(yīng)用于鋰離子電池。但是磷酸鐵鋰比較低的電導(dǎo)率和鋰離子擴散系數(shù)限制了磷酸鐵鋰的廣泛應(yīng)用。十幾年來人們利用碳包覆，粒子納米化，摻雜等手段對磷酸鐵鋰進行了大量的改性研究。其中碳包覆作為一種常用的改性方法可以提高材料的電導(dǎo)率，同時通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整試驗參數(shù)還可以起到抑制粒子過度生長的作用。但是不同的制備方法得到的碳在結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)電性能等方面存在較大差異，成為材料最終電化學(xué)性能的重要影響因素。本研

3、究在借鑒前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上重點考察多孔碳作為導(dǎo)電劑在碳源，多孔性結(jié)構(gòu)等因素對磷酸鐵鋰的合成，結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。
　　 第一章主要概括鋰離子電池概念的起源以及發(fā)展歷史，對鋰離子電池的構(gòu)成，工作原理等進行了介紹，對其中的組成部件如正負極材料，電解液，隔膜等進行了較為詳細的闡述。尤其是正極材料作為鋰離子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的重要場所在鋰離子電池中起著至關(guān)重要的作用，我們對這一部分的發(fā)展歷史，現(xiàn)階段常用的材料及其主要優(yōu)缺點，目前學(xué)術(shù)界

4、的研究熱點等進行了比較詳細的介紹。在第一章的末尾我們詳細介紹了磷酸鐵鋰的近十幾年來的研究進展，包括磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)和目前對充放電機理的認識，主要的合成和表征方法，常用的改性手段及其優(yōu)缺點。最后我們針對目前碳包覆改性方法的發(fā)展進行了總結(jié)，對本文的課題內(nèi)容進行了概括。
　　 第二章主要介紹實驗過程所使用的實驗試劑，實驗儀器，材料的合成方法，表征測試手段等。詳細介紹了利用溶膠凝膠法合成硅小球、介孔二氧化硅模板，利用二氧化硅小球和介孔二氧

5、化硅模板分別合成大孔碳和有序介孔碳，以大孔碳、介孔碳為碳源合成磷酸鐵鋰。對利用檸檬酸為碳源溶膠凝膠法合成磷酸鐵鋰也進行了詳細的介紹。對材料最終電化學(xué)測試過程涉及的極片涂布、電池組裝和電化學(xué)測試等相關(guān)實驗參數(shù)的設(shè)定進行了說明。
　　 第三章討論了每個樣品及其中間產(chǎn)物的表征測試結(jié)果,包括SEM、TEM、HRTEM、BET、XRD、拉曼光譜等。主要分析了每個樣品中碳的含量，多孔性結(jié)構(gòu)，石墨化程度。針對碳對磷酸鐵鋰粒子的尺寸形貌，材料結(jié)