2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、鋰離子電池是一種綠色環(huán)保、自放電小、比能量高、無記憶的二次電池,具有工作溫度范圍寬、輸出電壓高、安全穩(wěn)定性好,可快速循環(huán)充放電等特點,被廣泛應(yīng)用于航天、軍事、電子、汽車等領(lǐng)域。在鋰離子電池各部件中,正極材料至關(guān)重要。其中磷酸鐵鋰以其安全性能好、比容量高、循環(huán)性能好及環(huán)境友好、價格低廉等被認為是目前很有發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料之一。
  然而其較低的電導(dǎo)率和鋰離子遷移率限制了其比容量,特別是在高倍率下容量衰減明顯。因此通過與炭復(fù)

2、合來提高其電導(dǎo)率和倍率容量,同時可限制顆粒尺寸,提高鋰離子擴散速率。本論文分別通過炭熱還原法,溶劑熱法和炭模板浸漬法制備出具有不同形貌的磷酸鐵鋰和炭復(fù)合材料,綜合運用了X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、N2吸附、熱重(TG)等技術(shù)手段對所合成材料的形貌結(jié)構(gòu)進行分析比較,進一步通過循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗、循環(huán)和倍率性能等測試方法系統(tǒng)研究了磷酸鐵鋰和炭復(fù)合材料的電化學(xué)性能。本論文主要包括文獻綜述、實驗和結(jié)

3、論三大部分。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
  (1)采用炭熱還原法,以不同形貌和尺寸的氧化鐵為前軀體,以葡萄糖為炭源制備出具有高振實密度的磷酸鐵鋰和炭復(fù)合材料,其中以賴氨酸合成的氧化鐵為前驅(qū)體制備的LiFePO4/C復(fù)合材料呈現(xiàn)納米多孔形貌,小于100 nm的磷酸鐵鋰顆粒均勻鑲嵌在三維多孔炭導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中,在炭含量小于5%時復(fù)合材料的放電容量達132 mA h g-1,經(jīng)100次充放電循環(huán)后容量保持率接近100%。
  (2)以聚乙

4、二醇(PEG400)和水為共溶劑,抗壞血酸VC為還原劑,經(jīng)溶劑熱法制備磷酸鐵鋰。在PEG和VC的共同作用下,所制備的純相磷酸鐵鋰在0.1C下首次放電比容量最高可達143.2 mA h g-1,循環(huán)20次后容量保持率為74.4%。VC的加入可防止二價鐵的氧化,VC含量的變化對磷酸鐵鋰的晶型和放電容量也具有重要影響。高溫熱處理可使殘留在磷酸鐵鋰表面的PEG原位生成炭,避免了由傳統(tǒng)球磨摻炭過程造成的結(jié)構(gòu)缺陷和炭包覆層不均勻,使材料的充放電可逆

5、容量提高21.2%,循環(huán)30次后容量保持率為97%,庫侖效率100%。
  (3)以雙介孔有序介孔炭(BMC)和3D連通的大孔容薄壁炭為支撐和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)負載分散性良好的磷酸鐵鋰納米顆粒,分別制備了具有80%和85.4%高負載量的LiFePO4/C復(fù)合材料。有序介孔炭特殊的孔結(jié)構(gòu)不僅能夠保證磷酸鐵鋰顆粒的緊密接觸同時可以起到納米限域作用。進一步通過不同容量計算方法系統(tǒng)研究了浸漬量和孔結(jié)構(gòu)與其電化學(xué)性能之間的關(guān)系。負載80%磷酸鐵鋰的復(fù)

6、合材料在0.1 C下放電容量為132.9 mA h g-1,負載47%磷酸鐵鋰的復(fù)合材料在10C和20 C下仍保持101.5和75.4 mA h g-1的可逆容量。電化學(xué)性能證明較低的磷酸鐵鋰負載量可以提高活性物質(zhì)利用率和高倍率容量,較高的負載量保證其具有較高振實密度和低倍率容量。大孔容薄壁炭負載85.4%磷酸鐵鋰的復(fù)合材料在0.1,10和20 C下分別放出155.8,116和85.3 mA h g-1的容量,在10C下循環(huán)200次容量

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