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《华中科技大学》 2012年
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磷酸铁锂正极材料的制备及其性能研究

彭蕴龙  
【摘要】:LiFePO_4因其电子电导率极低而存在可逆容量低,大电流充放电性能差等问题。针对这种情况,很多研究人员通常采取颗粒纳米化,碳包覆,掺杂金属离子等措施来改善LiFePO_4的性能。本文主要包括水热法合成的LiFePO_4正极材料的改性研究、固相法工业化生产LiFePO_4/C的工艺及其改性研究。 水热法合成的LiFePO_4正极材料的改性研究主要是提出一种新的有机、无机相结合的碳包覆方法。利用聚乙烯醇(PVA)在水和乙醇中溶解度的不同使PVA均匀析出,可同时使PVA和超细导电碳(SP)均匀包覆在水热合成的LiFePO_4表面。SEM和TEM照片显示LiFePO_4颗粒之间形成三维网状碳结构,而且在LiFePO_4颗粒表面形成均匀的无定形碳包覆层。研究表明:PVA/SP复合碳包覆后的LiFePO_4/C在0.2C首次放电容量由120mAh/g提高到144mAh/g,5C放电容量由20mAh/g提高到100mAh/g,1C电流等倍率充放电循环80次后容量保持率由53.85%提升至97.96%。 固相法工业化生产LiFePO_4/C的工艺及其改性研究,首先从喷雾干燥进风温度、浆料固含量、烧结温度等方面优化合成工艺条件,然后通过降低粉体粒度,打破空心球结构方面入手改善产品的加工性能。研究表明:喷雾进风温度为350℃、浆料固含量为30%、烧结温度为720℃时得到产品电化学性能最佳。采用液相搅拌球磨的方式进行二次碳包覆,加入1%质量比的蔗糖,干燥后在650℃温度下热处理,得到的LiFePO_4/C正极材料0.1C时的比容量有150mAh/g,2C时有122mAh/g,5C时有96mAh/g,2C倍率下循环150次后容量保持率在98.04%,放电平台稳,充放电平台差为0.061V,比表面积为17.69m2/g,加工性能优异。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM912

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