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《华东理工大学》 2011年
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LiFePO_4/C纳米复合正极材料的制备与结构及电化学行为

徐永刚  
【摘要】:磷酸铁锂(LiFePO4)具有理论比容量高(170mAh/g)、循环稳定性好、安全环保、价格低廉等优点,得到了社会各界的广泛关注。然而,由于LiFePO4材料结构本身固有的原因,导致了其电子导电率低和锂离子扩散系数小,阻碍了其工业化应用。本文以聚乙二醇(PEG)为纳米结构控制剂和碳源,期望通过减小材料的粒径和碳包覆,改善和提高LiFePO4的电子和锂离子传导能力。 本文以硝酸铁和磷酸二氢锂为原料,采用液相法合成了LiFePO4/C纳米复合正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、恒电流充放电测试、交流阻抗和循环伏安等技术方法和手段对材料的物相结构、表面形貌、微观结构及电化学性能进行了表征。 研究了单一分子量聚乙二醇(PEG)对LiFePO4/C材料结构与电化学性能的影响,研究结果表明以单一分子量PEG为碳源对材料进行改性的过程中,随着PEG分子量的增大,LiFePO4/C材料粒径呈减小的趋势;其中,添加PEG10K(分子量Mw=10000)对材料的结构及电化学性能影响最为显著,O.1C倍率下首次放电比容量高达165.3 mAh/g,30次循环后容量衰减率仅为1.7%;在1C倍率下,首次放电比容量为128.5mAh/g;在5C倍率下,首次放电比容量为105.4mAh/g。 研究了大分子量PEG与小分子量PEG组成的复合PEG系统对LiFePO4/C材料结构与电化学性能的影响。研究结果表明:大小分子量组成的复合PEG系统在调控材料粒径及形貌的作用要优于单一分子量的PEG;加入复合PEG200+PEG35K(分子量Mw=35000)制备的LiFePO4/C具有最小的粒径和最好的电化学性能,样品的粒径分布为45-50nm;0.1C和1C倍率下的首次放电比容量分别为168.3mAh/g和133.5mAh/g; 5C和10C倍率下的首次放电比容量分别为110.4mAh/g和95.2mAh/g。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM912

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【参考文献】
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