收藏本站
《江苏大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

磷酸铁锂纳米纤维正极材料的静电纺丝法制备、改性及电化学性能研究

朱生文  
【摘要】:随着风光发电、智能电网、电动汽车等技术的发展,能快速充放电的储能装置成为这些新兴产业发展的瓶颈。正极材料一直是影响锂离子电池在上述领域广泛应用的关键问题之一。磷酸铁锂作为目前最具潜力的锂电正极材料之一,受到了广泛的关注。但其固有的电导率低的缺陷,使磷酸铁锂的倍率性能难以满足实际要求。本论文结合静电纺丝法和热处理技术分别制备了磷酸铁锂/碳纳米纤维(LiFe PO_4/C)复合正极材料和新型结构的LiFe PO_4/Ni纤维复合正极材料,同时对材料的理化特性进行了表征和测试。主要研究内容与取得的结果如下:(1)采用静电纺丝法制备了LiFePO_4/C复合正极材料,探索了纺丝工艺参数和热处理条件对纤维结构、形貌和电化学性能的影响。发现:按DMF:PAN=9:1配制纺丝前驱液,纺丝电压为25 kV,接收距离固定为15 cm,推进料速度为6 ml/h,辊筒转速为200 r/min时,电纺纤维均匀、连续,纤维膜形貌良好;经过280℃空气预氧化2小时,在氮气气氛下,以2℃·min-1的速率加热至750℃碳化10小时后,得到了纯度较高的LiFe PO_4/C复合材料,并保持了良好的纤维形貌和膜结构,可作为自支撑正极材料直接裁剪为电极。以此电极组装的纽扣电池显示了较好的充放电倍率和循环性能,电池在0.1 C、0.5 C、1 C、3 C和5 C倍率下放电容量分别稳定在116、109、103、91和79 mAh g-1,5 C倍率下循环500圈,放电容量保有75 mAh g-1左右,容量保持率为88.2%。(2)通过机械混合法制备了磷酸铁锂/镍纤维复合正极材料。发现:当Ni含量在10%时,LiFe PO_4/Ni复合材料显示了良好的电化学特性,1 C循环首次放电比容量131.1 mAh g-1,循环100次后保有119.8 mAh g-1的容量。镍纤维作为导电剂添加到磷酸铁锂材料后,有效提高材料的电子导电性,并对其电化学性能有了明显的改善。(3)分别运用同轴及分层静电纺丝方法探索制备了新型结构的LiFe PO_4/Ni复合纤维正极材料。发现:同轴复合的LiFe PO_4/Ni纤维复合材料在氮气气氛750℃-10h煅烧后,LiFe PO_4、Ni两相没有发生化学反应,而是LiFe PO_4、Ni和无定型碳三相共存。自支撑电极在1 C倍率下初始容量110.2 mAh g-1,循环5000圈后,容量保持率高达75.56%。而经过分层静电纺丝工艺处理后的LiFePO_4/Ni/LiFe PO_4三层结构复合纤维具有相对好的循环和倍率性能,在1 C倍率下初始容量49.8 mAh g-1,经过1000次充放电循环后,容量保持率仍能维持在93.57%。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ340.64

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许寒;郭西凤;桑俊利;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究现状[J];无机盐工业;2009年03期
2 罗成果;刘海霞;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂行业研究[J];河南化工;2009年09期
3 周文彩;李金洪;姜晓谦;;磷酸铁锂制备工艺及研究进展[J];硅酸盐通报;2010年01期
4 单玉香;王群才;孟庆臻;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展[J];化工科技;2010年03期
5 牛锛;满丽莹;齐恩磊;;水热合成磷酸铁锂粉体的研究[J];硫磷设计与粉体工程;2010年05期
6 冯国彪;邓宏;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展[J];无机盐工业;2011年03期
7 张学广;张旭东;何文;姜久昌;姜倩;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展[J];山东陶瓷;2011年01期
8 张豪杰;王开学;陈接胜;;新型球状磷酸铁锂的合成及电化学性能[J];高等学校化学学报;2011年03期
9 屠智革;池波;蒲健;李箭;;现代分析测试技术在磷酸铁锂中的应用[J];功能材料;2011年S2期
10 张震;蒲薇华;任建国;武玉玲;何向明;;控制结晶法制备球形磷酸铁的团聚尺寸模型[J];化学工程;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢辉;;掺杂金属离子对磷酸铁锂结构及性能的影响[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
2 李新丽;周辉;丁倩倩;王伟东;仇卫华;;纳米级磷酸铁制备倍率型磷酸亚铁锂的方法和性能研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
3 金慧芬;王鹏;高俊奎;刘震;;商业化磷酸铁锂材料循环差异性研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
4 常照荣;刘瑶;汤宏伟;赵海丽;黄静;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的液相合成及其电化学性能研究[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
5 胡博洋;陶国华;;磷酸铁锂微观结构与锂离子扩散动力学研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第19分会:化学信息学与化学计量学[C];2014年
6 张树涛;欧秀芹;王丽;;饱和空气暴露对水热法制备的磷酸铁锂的影响[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
7 张俊喜;许明玉;颜立成;杨希;周同;顾志浩;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的钒掺杂改性研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
8 谢辉;黄昆;周震涛;;锰掺杂磷酸铁锂正极材料的合成及电性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
9 邱瑞玲;唐致远;焦延峰;于非;;锂离子电池正极材料磷酸铁锂[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
10 刘金龙;何平;夏永姚;;磷酸铁锂在水溶液中的循环稳定性研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 胡嫚;加方磷酸铁锂专利被宣告无效[N];中国知识产权报;2012年
2 特约记者 梁赟;金川磷酸铁锂新品出炉[N];中国化工报;2010年
3 记者 苏建平;国家863计划重点项目万吨级磷酸铁锂产业化基地落户西宁[N];青海日报;2010年
4 张继君 记者 刘晓军;北大先行国内率先实现磷酸铁锂规模生产[N];科技日报;2009年
5 特约记者 王俞德;纳米磷酸铁锂材料研发获突破[N];中国化工报;2011年
6 特约记者 王俞德;全球首次工业量产50纳米磷酸铁锂[N];中国化工报;2011年
7 林枫 默子 闲云;磷酸铁锂正极材料全球主要专利权人分析[N];中国知识产权报;2012年
8 记者 何晓亮;磷酸铁锂专利无效案中方胜出几成定局[N];科技日报;2012年
9 记者 何鹏;液相法磷酸铁锂装置实现稳定运行[N];中国化工报;2012年
10 通讯员 杨万宁 记者 贾芳;河北任远集团球形磷酸铁锂投放市场[N];河北经济日报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 姚斌;磷酸铁锂低温相变行为及改性研究[D];山东大学;2015年
2 白鹏;磷酸铁锂纳米颗粒电化学机理及数学模型研究[D];清华大学;2012年
3 马俊;纳米结构磷酸铁锂正极材料的制备及其掺杂和表面改性[D];清华大学;2010年
4 邓龙征;磷酸铁锂正极材料制备及其应用的研究[D];北京理工大学;2014年
5 陈振宇;磷酸钒锂及其与磷酸铁锂复合材料制备和电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 刘静;磷酸铁法合成动力锂离子电池正极材料LiFePO_4及其改性研究[D];东北师范大学;2011年
7 阮艳莉;磷酸铁锂正极材料的应用基础研究[D];天津大学;2005年
8 周南;碳包覆磷酸铁锂薄膜及多层结构磷酸铁锂介晶材料的制备及其电化学性能研究[D];中南大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 纪英杰;磷酸铁锂低温电解液的性能研究[D];山东大学;2015年
2 王永强;磷酸铁锂的低成本合成技术和性能探究[D];上海应用技术学院;2015年
3 王卓;纳米磷酸铁锂正极材料的仿生合成与改性研究[D];齐鲁工业大学;2015年
4 王艳;锂离子正极材料的合成及工艺性能研究[D];齐鲁工业大学;2015年
5 司原昌;磷酸铁锂正极材料的制备及其电化学性能的研究[D];新疆师范大学;2015年
6 彭昕;微波结晶法制备电池级磷酸铁研究[D];贵州大学;2015年
7 杨鹏;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及改性研究[D];合肥工业大学;2015年
8 胡静;锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及改性研究[D];电子科技大学;2014年
9 赵领;LiFePO_4/C复合正极材料制备的新方法和新工艺研究[D];电子科技大学;2014年
10 舒进波;水热法制备磷酸铁锂及掺杂改性研究[D];天津大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026