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《河南大学》 2012年
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高温固相法制备纳米化LiFePO_4/C正极材料及其电化学性能研究

程科  
【摘要】:锂离子电池以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和“绿色”环保等优点而成为可移动电源的首选。LiFePO_4作为新一代锂离子电池正极材料,其理论比容量为170mAh·g~(-1),电压平台为3.4V(相对于Li/Li~+),具有价格低廉,环保,热稳定好,安全性高,循环性能优越等优点,被认为是锂离子电池理想的正极材料。然而较低的电子电导率和锂离子扩散系数影响了磷酸铁锂材料大倍率输出性能。改善的方法主要有减小颗粒尺寸,表面碳包覆和掺杂其他元素。其中减小颗粒尺寸和碳包覆被认为是行之有效的方法。工作主要包括以下几个方面: (1)以三价铁源Fe(NO_3)_3·9H_2O,采用共沉淀的方法,通过表面活性剂的引入,成功制备了粒径在20-50nm的FePO_4前躯体。分析了团聚产生的原因,研究了不同分散方法对混料过程中前躯体的作用机理,发现研磨和超声均能使FePO_4团聚体再次分散,达到与酚醛树脂和锂源均匀混合的目的,使得制备的LiFePO_4/C颗粒粒径在200nm以内,粒径均匀,表现出了良好的电化学性能。 (2)以水溶性酚醛树脂为碳源制备LiFePO_4/C正极材料,研究了水溶性酚醛树脂的加入量及焙烧温度对制备磷酸亚铁锂的纯度以及电化学性能的影响。实验证明,酚醛树脂的加入量及焙烧温度对产物的纯度及其电化学性能有较大影响;结果显示,酚醛树脂的加入量为35.7mL/mol(VS LiFePO_4),在700℃焙烧10h时,制备的LiFePO_4/C纳米颗粒为类球形,表面均匀地包覆了一层约5nm厚的碳层,含碳量约8.7%,作为锂离子电池正极材料表现出了良好的倍率性能和循环性能,在0.2C (1C=170mAh·g~(-1)),0.5C,1C,2C,5C,10C下首次放电容量分别为151,150,146,142,132和119mAh·g~(-1),即使20C下的首次放电容量也有105mAh·g~(-1),且循环50次几乎无衰减。 (3)我们对LiFePO_4材料P位进行B元素的掺杂改性做了初步的研究。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM912

【参考文献】
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