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《天津大学》 2006年
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新型锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成与改性研究

王雷  
【摘要】: 近年来,橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO_4)由于原料来源广泛、价格便宜、环境友好,用作正极材料时具有热稳定性好、循环性能优良等突出特点,成为最有前途的正极材料之一。但是,LiFePO_4材料非常低的电导率成为其进一步应用的障碍。本文针对这个问题,系统地研究了合成温度、碳包覆、金属离子体相掺杂对正极材料LiFePO_4结构和性能的影响,从而寻找出提高材料电导率的途径。 研究表明,采用高温固相法合成出正极材料LiFePO_4,样品在550℃~750℃随着温度的升高材料颗粒逐渐减小,相应比容量增加;但是温度继续升高到850℃时,颗粒发生团聚,容量迅速衰减。750℃合成的正极材料LiFePO_4具有合理的粒径和较窄的分布,所以具有最佳的电化学性能。 研究表明,采用碳包覆的方法能有效控制LiFePO_4在合成过程中颗粒尺寸的长大,得到了细小均匀的晶粒尺寸,并且细小的碳颗粒紧密的包覆在材料的颗粒周围,能减小电极的反应电阻,降低材料的极化程度,提高材料的电化学性能。通过实验比较了不同的碳的前驱体的掺杂效果,包括乙炔黑、聚丙烯酰胺(PAM)、酚醛树脂和葡萄糖,结果表明掺10%的葡萄糖得到的包覆效果最好,0.1C电流放电其比容量可达到132.9mAh/g,高倍率充放电性能也优于未包覆碳的样品。研究表明,通过向体相掺杂少量的金属离子,包括Mg2+、Zn2+、Al3+,均能够从颗粒内部提高LiFePO_4的电导率,在表面包覆碳的基础上进一步改善LiFePO_4正极材料的电化学性能,其中Li0.94Mg0.06FePO_4首次放电比容量可达141.9mAh/g, Li0.93Zn0.07FePO_4可达138.5mAh/g,而Li0.99Al0.01FePO_4为138.2mAh/g,材料的循环和高倍率性能也相应地得到了提高。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM912

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 王省超;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备与改性研究[D];新疆大学;2010年
【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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2 庄大高;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及电化学性能研究[D];浙江大学;2006年
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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9 郭文彦;王恩通;任引哲;;橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究[J];山西师范大学学报(自然科学版);2007年03期
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4 周新文;张季平;刘浩文;郭光辉;雷太鸣;张克立;;LiFePO_4/C的合成及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
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6 唐义会;曹传宝;文捷;翟华章;朱鹤孙;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及电化学性能[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
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5 李淑芝 刘可迅 曾心茁 李淑芝系国家知识产权局专利检索咨询中心检索处处长,刘可迅、曾心茁系该处副研究员;磷酸铁锂电池技术专利申请呈上升趋势(一)[N];中国知识产权报;2009年
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10 美国专利律师 蔡茫茫 本报驻美国记者 毛黎 供稿;磷酸铁锂电池及其专利之争[N];科技日报;2010年
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3 魏英进;锂离子电池锰基正极材料的合成与表征[D];吉林大学;2004年
4 汤宏伟;锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究[D];湖南大学;2003年
5 赵萱;熔盐法制备锂离子电池正极材料的影响因素与性能[D];武汉理工大学;2010年
6 王国光;锂离子二次电池正极材料LiMn_2O_4的制备、结构和电化学性能研究[D];浙江大学;2005年
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4 张花蓉;锂离子电池用含镍、锰正极材料的湿化学法合成研究[D];四川大学;2003年
5 姚耀春;锂离子电池正极材料锂锰氧的研制[D];昆明理工大学;2003年
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10 常亮;锂离子电池正极多元活性材料的制备与研究[D];河北工业大学;2006年
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