正極材料lifepo4粉體的制備及其電化學(xué)性能研究

1、摘要I論文題目：論文題目：正極材料正極材料LiFePO4粉體粉體的制備的制備及其電化學(xué)性能研究及其電化學(xué)性能研究專(zhuān)業(yè)材料學(xué)材料學(xué)研究生：生：吳朝陽(yáng)吳朝陽(yáng)指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：趙勝利趙勝利摘要自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，鋰離子電池得到了飛速發(fā)展。由于其高工作電壓，高容量，高比能量和良好的循環(huán)性能，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，鋰離子動(dòng)力電池也成為具有競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的一類(lèi)動(dòng)力源。在整個(gè)鋰離子電池體系中，正極材料的性能至關(guān)重要，高能價(jià)廉的

2、新型鋰離子電池正極材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是鋰離子電池發(fā)展的重要任務(wù)。而目前研究最多的幾種正極材料，LiNiO2、LiMn2O4等均存在著不同的缺點(diǎn)，而難以滿(mǎn)足動(dòng)力電池的需要。1997年，報(bào)道了一種新型的橄欖石型結(jié)構(gòu)的材料LiFePO4用于鋰離子電池正極材料。它具有較高的理論容量，良好的循環(huán)性能，豐富的原料來(lái)源，低廉的成本，良好的安全性能以及對(duì)環(huán)境友好等特性。然而，LiFePO4的缺點(diǎn)是具有低的電子電導(dǎo)率和低的鋰離子遷移速度，嚴(yán)重影響了該種材料的

3、放電倍率特性，限制了它在鋰離子動(dòng)力電池中的應(yīng)用。本論文以制備高性能的LiFePO4為目標(biāo)，通過(guò)溶膠凝膠法和固相法，制備LiFePO4材料，利用XRD、SEM等分析技術(shù)，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了研究，采用恒電流充放電技術(shù)和循環(huán)伏安法對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要得到以下結(jié)論：1.以硝酸鋰為鋰源，聚丙烯酸(PAA)為絡(luò)合劑加入一定量的蒸餾水在一定溫度下合成了性能穩(wěn)定的溶膠和凝膠，干凝膠在430C基本分解完全并逐漸形成LiFePO4粉體，

4、隨著煅燒溫度的升高和煅燒時(shí)間的延長(zhǎng)LiFePO4粉體尺寸逐漸增大。以檸檬酸為絡(luò)合劑也合成了溶膠和凝膠，干凝膠在400C基本完全分解并形成LiFePO4晶體，隨著煅燒溫度的升高和煅燒時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒尺寸增大。2.以PAA為絡(luò)合劑制備的LiFePO4前驅(qū)體在650C煅燒12h所得LiFePO4粉體無(wú)雜質(zhì)相，晶型完整，顆粒分布均勻，尺寸約350nm。以檸檬酸為絡(luò)合劑制備的LiFePO4前驅(qū)體在650C煅燒12h獲得了晶型比較完整、顆粒分布均勻

5、、尺寸約400nm的LiFePO4粉體。PAA所得LiFePO4粉體碳?xì)堄酁?.25%，檸檬酸所得LiFePO4粉體碳?xì)堄酁?.03%。萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要IIISubject:PreparationElectrochemicalPropertiesofCathodematerialLiFePO4powderSpecialty:MaterialScienceName:WuZhaoyangSupervis:ZhaoShengliABSTRACTW

6、ithhighvoltagehighcapacityhighenergygoodcycleperfmancelithiumionbatteriesdevelopedrapidlysince1990shighpowerlithiumionbatterybecomesanewkindofpowersourcewiththeemergencyofenergycrisisCathodematerialisveryimptantpartofthe

7、wholebatterytheresearchofnewcathodematerialwithhighelectrochemicalperfmancelowcostisnecessaryLiNiO2LiMn2O4arestudiedwidelynowbuttheyallcannotfitfrequirementofhighpowerlithiumionbatteriesIn1997anewcathodematerialLiFePO4wi

8、tholivinestructurewasreptedIthashightheeticalcapacitygoodcycleperfmance.lowcostsafetylowharmButitsshtcomingsarelowelectronicconductivitylowiondiffusionkiicswhichrestrictLiFePO4commercializedInthisthesisSolGelsolidphaseme

9、thodareusedtoprepareLiFePO4LiFePO4powderperfmanceisgreatlyimprovedthroughoptimizingthepreparationtechnology.XRDSEMCVwereusedtostudypropertiesofproductsreactionmechanismThedetailedresultsinthisdissertationinclude:1.Thesta

10、blesolispreparedwithLiNO3astheLisourcePAAasthechelatdistilledwaterasthesolventviamacromoleculecomplexatsometemperature.Thegelcompletelydecomposesat430CgraduallyfmsLiFePO4itssizebecomeslargerwiththeincreasingofsinteringte

11、mperature.ThestablesolispreparedwithLiNO3astheLisourcecitricacidasthechelat.Thegelcompletelydecomposesat400CgraduallyfmsLiFePO4itssizebecomeslargerwiththeincreasingofsinteringtemperature.2.TheLiFePO4powerpreparedbyheatin