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《福建师范大学》 2010年
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改性磷酸亚铁锂正极材料的制备及其电化学性能

李变云  
【摘要】:随着能源与环境问题的日益突出以及现代科技的快速发展,人们对电池的性能提出了更高的要求。锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、安全性能好、无污染等优点成为可移动电源的首选。进一步提高电池的性价比是锂离子电池发展和改进的主要方向。橄榄石型LiFePO4以其价格低廉、对环境友好、循环性能优良、安全性能突出等优点而成为最具潜力的新一代锂离子电池正极材料,尤其在电动工具和电动车辆所用的动力电池中具有广泛的应用前景和充分的竞争优势。但是该材料电导率较低,尤其在大电流充放电的条件下,放电性能有待改善。 本论文主要采用固相烧结法制备了橄榄石型磷酸亚铁锂正极材料,并利用碳包’覆和金属离子掺杂技术对磷酸亚铁锂进行改性。运用X射线衍射、扫描电镜、充放电循环实验、循环伏安测试、交流阻抗、红外光谱等现代实验方法研究了样品的合成条件与电化学性能之间的关系,考察了制备条件对样品表面等理化性能的影响。 本论文的研究工作主要包括以下内容: (1)采用高温固相法在700℃烧结制备了Li1.05Fe(PO4)1-x(GeO3)x/C (x=0,0.02,0.05,0.08)系列样品,结果表明,以2C的倍率电流充放电时,锗掺杂的优选样Li1.05Fe(PO4)0.95(GeO3)0.05/C比未掺杂样的放电平台电压升高,放电容量也提高了10mAh·g-1。此外,锗离子掺杂使磷酸亚铁锂样品的充放电可逆性能得到了提高,其电荷转移阻抗也减小。 (2)采用高温固相法在700℃下合成了F掺杂样品-Li1+xFePO4Fx/C (x=0,0.02,0.05,0.08)。以2C的倍率电流充放电时,优选样Li1.05FePO4F0.05/C的首次放电容量达到115.3 mAh·g-1,而未掺杂样的放电容量仅为96.1 mAh·g-1。估算的锂离子扩散系数为7.91×10-11cm2·s-1。扫描电镜观察显示,掺杂样的颗粒近似于球形,比未掺杂样品的粒径变小。 (3)采用高温固相两步掺杂法制备了Li1+xFe1-yMnyPO4Fx/C样品。研究结果表明,在2C的倍率电流下,理论组成为Li1.05Fe0.90Mn0.10PO4F0.05/C的微米样品的首次放电容量为130.9 mAh·g-1,第30次循环的放电容量为126.1 mAh·g-1。样品在不同倍率电流下充放电,其容量衰减率均较低,表现出优异的高倍率性能和循环稳定性能。
【学位授予单位】:福建师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM912

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【参考文献】
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