收藏本站
《中南大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锂离子电池正极材料LiFePO_4及其掺杂物的制备与性能研究

杨平  
【摘要】:相比目前商业化的锂离子电池正极材料,橄榄石型磷酸铁锂具有充放电性能佳,可逆容量高、循环性能好等众多优点,且铁资源丰富,无毒,对环境无污染,是一种极具竞争力的新型锂离子电池正极材料。本文在综述锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展的基础上,介绍了其结构、工作原理、制备方法以及目前存在的主要问题。采用固相反应工艺合成磷酸铁锂及其掺杂化合物正极材料,应用X射线衍射和电子扫描显微镜对材料的结构和形貌进行表征,恒电流法和交流阻抗检测材料的电化学性能,系统研究了不同实验条件对材料物理特性和电化学性能的影响。 以FeC_2O_4·2H_2O、Li_2CO_3、NH_4H_2PO_4为原料,球磨活化后在惰性气氛中经高温烧结,合成出磷酸铁锂正极材料。x射线衍射分析结果表明,材料具有规则橄榄石型结构,物相单一,无杂质。以合成样品为正极活性物质,组装模拟电池检测材料的电化学性能,结果显示磷酸铁锂正极材料具有良好电化学性能。正交试验结果表明,在众多影响因素中,温度对材料的电化学性能影响最大,然后依次为反应时间、升温速率和铁锂物质的量比。优化条件合成出的样品,在室温以0.1C倍率充放电,第二循环放电比容量高达145.7mAh/g,为其理论容量85.7%,且循环十次比容量基本没有衰减,但高倍率充放电时,材料极化较大,容量衰减较快。 结合晶体学理论基础,本论文进一步考察了Mn~(2+)掺杂对产品性能的影响。研究结果表明材料依然为具有规则橄榄石型结构的单一物相,其中铁和锰以完全固溶体存在于物相中,锰加入量20%时制备的LiFe_(1-x)Mn_xPO_4正极材料表现出最好的电化学性能。优化试验条件合成的LiFe_(0.8)Mn_(0.2)PO_4,室温以0.5C倍率进行充放电测试,首次充放电比容量为136.5/131.7mAh/g,循环50次后容量仍达126.7/126.2mAh/g,循环100次后依然有119.6/118.8mAh/g,放电容量衰减不到10%,可见其循环性能好,可逆容量高。 对比相同条件下合成的LiFePO_4与LiFe_(0.8)Mn_(0.2)PO_4的大倍率电化学性能,后者性能更优,当放电倍率从0.1C提高到0.5C时LiFePO_4平均比容量从142mAh/g降至120mAh/g左右,样品LiFe_(0.8)Mn_(0.2)PO_4由135mAh/降至130mAh/g左右,这一结果表明锰离子掺杂后减少了极化,提高了锂离子在晶体内的扩散能力。文中对LiFePO_4和LiFe_(0.8)Mn_(0.2)PO_4两种材料进行了交流阻抗测试,根据交流阻抗模拟图谱计算Li~+离子的化学
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM912

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴国良,刘人敏,杨新河,金维华;LiCoO_2正极材料的制备及其应用研究[J];电池;2000年03期
2 韩景立,刘庆国;锂镍钴复合氧化物锂离子电池正极材料的研究[J];电化学;2000年04期
3 马树华,国汉举,李季,梁洪泽,景遐斌,王佛松;锂离子电池负极碳材料的表面改性与修饰Ⅰ.表面的氧化、还原处理对碳材料电极性能的影响[J];电化学;1996年04期
4 解晶莹,尹鸽平,史鹏飞;锂镍氧化物的合成和电化学行为研究[J];电源技术;1997年05期
5 吴宇平,方世壁,刘昌炎,周恒辉,江英彦;锂离子电池正极材料氧化钴锂的进展[J];电源技术;1997年05期
6 钟俊辉;锂离子蓄电池阳极热解碳材料的研究进展[J];电源技术;1998年01期
7 杨文胜,刘庆国,仇卫华,卢世刚,杨蕾玲;柠檬酸络合反应方法制备尖晶石型LiMn_2O_4[J];电源技术;1999年S1期
8 吴宇平,李阳兴,万春荣,姜长印;锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展[J];功能材料;2000年01期
9 周恒辉,慈云祥,刘昌炎;锂离子电池电极材料研究进展[J];化学进展;1998年01期
10 任旭梅,吴川,何国蓉,李汉军,吴锋,王国庆,陈实;锂离子电池正负极材料研究进展[J];化学研究与应用;2000年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陶菲,沈俊,张昭;溶胶—凝胶—酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4[J];四川有色金属;2003年03期
2 徐玲;刘昌龄;吴世彪;童彬;陈少华;徐立红;;正交法优化电沉积CuInSe_2薄膜条件的研究[J];安徽教育学院学报;2006年03期
3 陈少华,鲁道荣;As~(3+)浓度对阴极铜稳态极化曲线平衡电位的影响[J];安徽化工;2005年06期
4 吕建;殷洪亮;;太阳电池及其发展方向[J];中国建设动态.阳光能源;2005年05期
5 殷洪亮;吕建;;浅析太阳电池并网发电技术[J];中国建设动态.阳光能源;2006年01期
6 吕建;殷洪亮;;浅谈风光互补发电系统的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2006年03期
7 张德生,颜莉莉;电动势法测量离子平均活度系数和标准电极电位[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年03期
8 王昭君;王志英;汪琦;刘发友;;稀土含量对25CrMoA抽油杆钢硬度及腐蚀性能的影响[J];辽宁科技大学学报;2011年05期
9 闫时建,田文怀,其鲁;锂离子电池正极材料钴酸锂近期研制进展[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
10 吕宝堂,郑君,邹邦涛,王霞,贾兆滨;弱光非晶硅太阳电池的研制[J];半导体光电;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛杭燕;吴燕翔;郑辉东;;交流阻抗法表征膜液流失研究[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
2 郑春满;肖静;韦永滔;郭宇杰;谢凯;;Cu_xIn_yGa_zO_n纳米粉体的共沉淀法制备与表征[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
3 金朝庆;谢凯;洪晓斌;;Li-Nafion的分子模拟——论证Li-Nafion在锂离子电池中应用的可能性[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
4 杜军;唐敏;刘作华;范兴;陶长元;;电解金属锰辅助添加剂的研究[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
5 陆志刚;刘怡;雷金勇;陈满;陈磊;李达;;电池储能在电力系统应用和技术经济分析[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年
6 苏力宏;胡克文;艾艳玲;王一光;赵旭;张亮;;镁锂离子二次电池和电容固溶体正极材料制备的探索研究[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
7 张万红;岳敏;王涛;;锂离子电池氧化锌包覆高电位正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4[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
8 王敬;马兴泰;张莉;吴锋;;Y_2O_3对LaMg_(12)型储氢合金电化学性能的影响[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
9 黄群英;郁金南;万发荣;李建刚;吴宜灿;;聚变堆低活化马氏体钢的发展[A];第十二届反应堆数值计算与粒子输运学术会议论文集[C];2008年
10 肖志平;王英;唐仁衡;肖方明;;锂离子电池新型负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究现状与进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王爱萍;改性纳米二氧化钛薄膜制备及其在模拟海水中光生阴极保护性能研究[D];中国海洋大学;2010年
2 邹妍;海水中锈层覆盖碳钢的腐蚀电化学行为研究[D];中国海洋大学;2010年
3 黎鹏平;胶凝材料组成与钢筋混凝土氯离子腐蚀研究[D];华南理工大学;2010年
4 张启波;咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究[D];昆明理工大学;2010年
5 蒋雪松;用于有机磷农药残留检测的免疫生物传感器的研究[D];浙江大学;2008年
6 罗丹;锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征[D];浙江大学;2010年
7 杭州明;Ti-V-Fe系储氢合金的微观结构及储氢性能研究[D];浙江大学;2010年
8 相佳媛;锂离子电池相变型负极材料铜、镍系化合物的设计制备及改性研究[D];浙江大学;2011年
9 陈红;锂电池电极材料的磁性及电化学性质研究[D];吉林大学;2011年
10 贺媛;BaTiO_3纳米纤维湿度传感性能的研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦明;锂离子电池正极材料磷酸锰锂合成方法的研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘洋;碳载Pd及碳载Pd-Au催化剂对甲酸电催化氧化的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
3 高艳伟;炭载Pd-Ni催化剂对甲酸的电催化氧化[D];哈尔滨师范大学;2010年
4 林俊;串联动力蓄电池均衡充电技术的研究[D];浙江理工大学;2010年
5 李艳;锌镍电池电极材料氧化锌纳米化与表面包覆及其电化学性能[D];浙江理工大学;2010年
6 张金歌;负极材料Li_4Ti_5O_(12)制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
7 赵飞;锌酸钙制备方法和生成机制及锌枝晶的研究[D];郑州大学;2010年
8 任振伟;高压扭转工艺对生物镁锌钙合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
9 陈晨;基于热重分析法的硫铁矿自燃特性实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 李强;Fe对Sn_xCo_y/C负极材料的结构和电性能的影响[D];辽宁工程技术大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 吴国良,金维华,刘人敏;石墨/LiCoO_2锂离子电池研制[J];电池;1996年02期
2 钟俊辉;锂离子电池及其材料[J];电池;1996年02期
3 汪继强;新春寄语[J];电源技术;1996年01期
4 董桑林,刘人敏;锂离子电池碳阳极材料的研究进展[J];电源技术;1996年02期
5 吴宇平,方世壁,刘昌炎,周恒辉,江英彦;锂离子电池正极材料氧化钴锂的进展[J];电源技术;1997年05期
6 高翠琴,贾志强,周运鸿,王明五;中性条件下铋对锌电极的缓蚀作用[J];电源技术;1999年01期
7 吴宇平,方世璧,江英彦;可逆高储锂的锂离子电池炭负极材料的研究进展[J];化学通报;1997年09期
8 吴宇平,方世璧,江英彦;锂在炭材料中的可逆高储存机理[J];化学通报;1998年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何向明,蒲薇华,王久林,姜长印,万春荣;锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展[J];电池;2005年04期
2 曲涛;田彦文;翟玉春;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的发展[J];材料导报;2004年02期
3 黄小文,史鹏飞;熔融浸渍法制备锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的研究[J];分子科学学报;2005年03期
4 常照荣,齐霞,吴锋,汤宏伟,孙东;低共熔混合锂盐合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究[J];应用化工;2005年09期
5 刘进,吴绍华,兰尧中;锂离子电池正极材料的研究与开发现状[J];云南冶金;2005年05期
6 代克化;王银杰;何平;谢燕婷;其鲁;;高密度LiMn_(0.4)Ni_(0.4)Co_(0.2)O_2正极材料的合成与研究[J];北京大学学报(自然科学版);2006年S1期
7 卞锡奎;;薄膜二次锂离子电池正极研究进展[J];实验室科学;2007年06期
8 钟胜奎;王健;肖新和;李伟;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状及展望[J];化工新型材料;2008年05期
9 付文莉;;锂离子电池电极材料的研究进展[J];电源技术;2009年09期
10 田成邦;刘妍;;锂离子电池钒系正极材料的研究进展[J];化工中间体;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘国强;曾潮流;杨柯;;锂离子电池钒系正极材料的研究概况[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 周新文;张季平;刘浩文;郭光辉;雷太鸣;张克立;;LiFePO_4/C的合成及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 张静;黄可龙;赵裕鑫;;水热法合成LiFePO_4及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 杨书廷;董红玉;赵娜红;岳红云;杨金鑫;;Co对尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的协同作用[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 唐义会;曹传宝;文捷;翟华章;朱鹤孙;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及电化学性能[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 刘浩;李晨;曹千;吴宇平;吴浩青;;锂离子电池新型正极材料LiFePO_4的改性[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
7 汤宏伟;常照荣;钟发平;;锂离子电池正极材料LiNiO_2的研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
8 文衍宣;黄映恒;童张法;;镁离子掺杂对LiFePO_4结构和性能的影响[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
9 胡晨;刘韩星;甘小燕;欧阳世翕;;锂离子电池正极材料锂镍复合氧化物的合成及性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
10 朱先军;刘韩星;胡晨;甘小燕;周健;欧阳世翕;;锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.20-x)Al_xO_2合成及表征[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 盛晓明 饶钦富;江西理工大与宜春共同打造“亚洲锂都”[N];中国矿业报;2009年
2 阎晶昌;天津建成锂离子电池材料生产线[N];中国化工报;2003年
3 罗海基;日开发出新型锂离子电池[N];中国有色金属报;2003年
4 兴 华;劣质锂离子电池引发隐忧[N];中国质量报;2004年
5 记者 王小龙;“豆荚”复合材料可延长锂离子电池使用寿命[N];科技日报;2011年
6 记者 赵晖;锂电池“巨无霸”天大诞生[N];天津日报;2010年
7 张长海;锂离子电池材料研究呼之欲出[N];中国有色金属报;2002年
8 本报记者 张迎增;锂离子电池:澳柯玛异军突起[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 本报记者 纪爱玲;示范工程催生锂电池产业良机技术有待提高[N];中国高新技术产业导报;2009年
10 潘葆铸;锂离子电池设备打入日本市场[N];中国工业报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周园;锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
2 刘伟;高能量密度存储材料LiNi_(1-x-y)Al_xMg_yO_2的制备及表征[D];吉林大学;2006年
3 魏英进;锂离子电池锰基正极材料的合成与表征[D];吉林大学;2004年
4 汤宏伟;锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究[D];湖南大学;2003年
5 罗文斌;Al、Mg和Mn-Mg掺杂对LiCoO_2和LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2结构、电化学和热稳定性能的影响[D];中南大学;2010年
6 彭文杰;锂离子电池正极材料的合成与性能及电池制作技术研究[D];中南大学;2001年
7 杨志;锂离子电池层状正极材料及其前驱体的制备与性能研究[D];中南大学;2010年
8 杜柯;锂离子电池正极材料的制备与性能改进[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2003年
9 徐彦宾;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成和性质研究[D];兰州大学;2006年
10 崔艳华;全固态薄膜锂离子电池新型电极材料的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨平;锂离子电池正极材料LiFePO_4及其掺杂物的制备与性能研究[D];中南大学;2005年
2 李若愚;锂离子电池用正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究[D];中南大学;2005年
3 张花蓉;锂离子电池用含镍、锰正极材料的湿化学法合成研究[D];四川大学;2003年
4 姚耀春;锂离子电池正极材料锂锰氧的研制[D];昆明理工大学;2003年
5 张新龙;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成与改性研究[D];中南大学;2004年
6 黄玉代;低热固相法合成锂离子电池Li-Mn-O系正极材料及其性能表征[D];新疆大学;2004年
7 严立云;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的合成与表征[D];吉林大学;2005年
8 沈培智;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的制备及性能研究[D];新疆大学;2005年
9 韩彬;锂离子电池新型正极材料LiFePO_4的研究与进展[D];天津大学;2005年
10 王凤;掺杂型尖晶石LiMn_2O_4的试验研究及合成[D];昆明理工大学;2006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