收藏本站
《兰州大学》 2006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的合成和性质研究

徐彦宾  
【摘要】:磷酸亚铁锂(LiFePO_4)是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材料,此材料无毒、对环境友好、原材料来源丰富且价格低廉、比容量高、循环性能和热稳定性极好,被视为最有潜力替代锂钴氧化物材料的第二代正极材料。本文详细介绍了锂离子电池及其正极材料特别是LiFePO_4的研究进展,第二代锂离子电池正极材料LiFePO_4作为现阶段锂离子电池领域研究的热点,存在着一些主要的缺点以及影响其电化学性能的重要因素。普遍的观点认为此材料的主要缺点是本身电子和离子导电率较低引起的大倍率充放电时可逆容量的大幅衰减。我们的研究也主要围绕改进和改善LiFePO_4的这个缺点而展开,其主要的内容如下: 1.利用柠檬酸作为有机碳源合成了系列LiFePO_4/C复合正极材料,并首次系统的研究了在制备前驱体过程中柠檬酸与金属离子之间存在的固相络合作用,通过控制合成条件可以有效调节产品中碳的含量以及导电杂相Fe_2P的生成。对系列材料的深入研究表明:在LiFePO_4颗粒表面存在的碳粒有助于改善材料的表观形貌和比表面积,从而有利于锂离子在晶粒内的扩散,提高了电池的容量和循环性能;由于碳热还原作用在LiFePO_4/C材料表面原位形成了Fe_2P导电杂相,使得材料的导电性能相对于碳包覆材料也有大幅提高,抑制了电池内极化现象,有效改善了材料的氧化还原动力学性能和大电流下可逆的容量损失。 2.为了对LiFePO_4密实的橄榄石型结构作适当改性,首次采用固相络合法合成了Li_(1-a)Cr_xFe_(1-x)PO_4(x=0.002,0.01,0.02,0.03,0.05)、Li_(1-a)Cr_xFe_(1-x)PO_4/C(x=0.002,0.02,0.03,0.05)和Li_(1-a)M_(0.02)Fe_(0.98)PO_4/C(M=Al~(3+)、Cr~(3+)、Sc~(3+)、Y~(3+)、La~(3+))三个系列的掺杂样品。详细的讨论发现离子掺杂能明显提高首次放电容量,而适当的碳包覆能改善循环性能,使得掺杂后较高的首次放电容量在循环中得以保持:系列离子掺杂的实验表明掺杂离子的有效离子半径对Li_(1-a)M_(0.02)Fe_(0.98)PO_4/C材料的性能影响很大,具有适当有效离子半径的Y~(3+)离子的掺杂样品,具有最佳的电池性能;结合材料的物相、晶胞参数的结果提出了合理解释掺杂离子从内部改善晶体结构从而影响材料电化学性能的机理。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM912

知网文化
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕正中,周震涛,邱新平;锂离子电池电极表面的研究进展[J];电池;2005年05期
2 施志聪,李晨,杨勇;LiFePO_4新型正极材料电化学性能的研究[J];电化学;2003年01期
3 章福平;酒石酸法合成的LiCoO_2的结构及其二次锂电池行为研究[J];电化学;1995年03期
4 赵煜娟,陈彦彬,杜翠薇,余仲宝,刘庆国;锂离子蓄电池正极材料LiNi_(1-y)Co_yO_2的研究[J];电源技术;2002年01期
5 刘路,解晶莹;微能源[J];电源技术;2002年06期
6 张建中,王保民,李昌进;微电池的最新研究动态[J];电源技术;2002年S1期
7 杜柯,解晶莹,张宏;薄膜锂电池制备工艺现状[J];电源技术;2002年S1期
8 高虹,翟秀静,翟玉春,田彦文,钟发平;锂离子蓄电池正极材料LiNiO_2的制备研究[J];电源技术;1999年S1期
9 甘晖,汪冰冰,连锦明;磷酸亚铁锂的合成及充放电性能研究[J];福建师范大学学报(自然科学版);2003年02期
10 甘晖,童庆松,张晓勤;由PAM合成磷酸亚铁锂/碳及其充放电性能研究[J];福建师范大学学报(自然科学版);2003年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈伟;张以河;;锂电池用PEO基固态聚合物电解质研究进展及应用[J];工程塑料应用;2010年06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 赵俊飞;吴科能;;锂离子电池无水电解质锂盐的研究进展[J];合肥师范学院学报;2011年03期
4 袁萍,舒怡,吴之传;TiO_2/PVAc纳米杂化材料的制备和表征[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年02期
5 许茂东;吴昌文;刘文岸;吴之传;;纳米Al_2O_3/PVAc复合材料的制备与表征[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年04期
6 黄德智,李学德,操海群;苯磺隆农药标准品的制备研究[J];安徽农业科学;2004年02期
7 黄德智;;苯噻酰草胺农药标准品的制备研究[J];安徽农业科学;2006年03期
8 高继红;杨天林;;2,2,2-胺三乙酰-苄胺及其稀土配合物的合成·表征与荧光性质研究[J];安徽农业科学;2008年22期
9 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
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何仁;燃料电池汽车研究现状与发展前景[J];汽车工业研究;2001年02期
2 陈志国,郑子樵;锂离子电池正负极材料研究[J];材料导报;2000年09期
3 廖文明;戴永年;姚耀春;易惠华;熊学;;4种正极材料对锂离子电池性能的影响及其发展趋势[J];材料导报;2008年10期
4 任学佑;锂离子电池及其发展前景[J];电池;1996年01期
5 陈昌国,余丹梅,黄宗卿;锂离子电池锰系正极材料的研究进展[J];电池;2000年04期
6 刘永欣,马晓华,邱玮丽,卜源,许海洁,杨清河;锂离子电池正极材料Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的研究进展[J];电池;2005年05期
7 甘朝伦;詹晖;周运鸿;;Li[Li_(0.182)Ni_(0.182)Co_(0.091)Mn_(0.545)]O_2的高温性能[J];电池;2009年04期
8 吴赟;蒋新华;解晶莹;;锂离子电池循环寿命快速衰减的原因[J];电池;2009年04期
9 程夕明,孙逢春;电动汽车能量存储技术概况[J];电源技术;2001年01期
10 刘建睿,王猛,尹大川,黄卫东;锂离子蓄电池正极材料锂钒氧化物研究进展[J];电源技术;2001年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 黄可龙,吕正中,刘素琴;锂离子电池容量损失原因分析[J];电池;2001年03期
2 吕正中,周震涛;LiMn_2O_4在充放电过程中的相变[J];电池;2003年02期
3 雷钢铁,李朝晖,苏光耀;尖晶石型LiMn_2O_4的制备[J];电池;2003年03期
4 肖利芬,艾新平,杨汉西,曹余良;锂离子电池用低温电解质溶液研究[J];电池;2004年01期
5 张勇,胡信国,张翠芬;有机溶剂对锂离子电池性能的影响[J];电池;2004年01期
6 余碧涛,李福燊,仇卫华,李丽芬;锂离子电池新型电解质锂盐的研究进展[J];电池;2004年06期
7 刘小虹,余兰;锂离子电池电解液与安全性能[J];电池;2004年06期
8 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
9 甘晖,汪冰冰,连锦明;磷酸亚铁锂的合成及充放电性能研究[J];福建师范大学学报(自然科学版);2003年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 张亚利;高立军;吁霁;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展[J];材料导报;2007年S3期
3 徐峙晖,赖琼钰,吉晓洋;LiFePO_4正极材料的合成与电化学性能研究[J];电源技术;2005年09期
4 陈晗;薄红志;范长岭;徐仲榆;韩绍昌;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展[J];电池工业;2006年05期
5 文衍宣,郑绵平,童张法;锂离子蓄电池正极材料LiV_xFe_(1-x)PO_4的制备和性能[J];电源技术;2005年11期
6 张自禄;卢嘉春;杨裕生;;以酚醛树脂为炭源的LiFePO_4性能改进研究[J];无机材料学报;2007年05期
7 杨蓉;赵铭姝;杜宝中;宋晓平;孙占波;;共沉淀法制备正极材料LiFePO_4的研究[J];稀有金属材料与工程;2007年S2期
8 罗绍华;唐子龙;卢俊彪;张中太;闫俊萍;;LiFePO_4 基正极材料容量的温度敏感特性及交流阻抗谱研究(英文)[J];稀有金属材料与工程;2007年05期
9 彭文修;高海燕;孙均利;王庆红;杜红梅;焦丽芳;袁华堂;;溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4/C[J];南开大学学报(自然科学版);2009年06期
10 李运姣,洪良仕,习小明;锂离子电池正极材料LiFePO_4的湿化学合成研究进展[J];矿冶工程;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李新海;李灵均;王志兴;郭华军;岳鹏;王接喜;陈巍;;综合利用红土镍矿制备锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究[A];有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C];2010年
2 覃晓捷;龚阳辉;熊义梅;季晶晶;文静波;王红强;颜志雄;代启发;;分散及掺杂对LiFePO_4正极材料高温性能的影响[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
3 鞠华;徐艳辉;;LiFePO_4电极开路电位振荡现象研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
4 吴肇聪;黄瑞安;周晓玲;杨斌;戴永年;;以PEG为表面活性剂溶胶-凝胶法合成LiFePO_4及其电化学性能研究[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
5 张震;钟松材;;溶胶凝胶法制备锂离子电池正极材料LiFePO_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
6 芦伟;谢凯;郑春满;陈颖超;;正极材料LiFePO_4中锂、铁、磷含量的测定[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
7 胡有坤;文嘉杰;郭孝东;钟本和;;多元醇法合成LiFePO_4正极材料及其电化学性能[A];中国化学会第28届学术年会第19分会场摘要集[C];2012年
8 梁风;戴永年;姚耀春;易惠华;于逢婕;胡成林;廖文明;;模板法合成孔状纳米级锂离子电池正极材料LiFePO_4[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年
9 王莉;孙文婷;黄超超;何向明;李建军;高剑;;溶剂热法制备多级结构高性能LiFePO_4[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
10 倪聪;莫祥银;俞琛捷;丁毅;康彩荣;;聚羧酸掺杂对LiFePO_4正极材料结构和性能的影响[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 潘芳芳;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成、改性以及界面研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 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
3 尚怀芳;锂离子电池正极材料LiFePO_4和LiMn_2O_4的表面结构及电化学性性能研究[D];北京工业大学;2013年
4 范奇;锂离子二次电池正极材料LiFePO_4的改性研究[D];南京大学;2012年
5 汪朝晖;LiFePO_4正极材料的掺杂改性研究[D];华中科技大学;2012年
6 伍凌;综合利用钛铁矿制备锂离子电池正极材料LiFePO_4和负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究[D];中南大学;2011年
7 崔妍;金属氧化物与碳共包覆LiFePO_4正极材料高倍率电化学性能研究[D];天津大学;2010年
8 彭春丽;锂离子电池正极材料LiFePO_4与Li_2FeSiO_4的合成及性能研究[D];中南大学;2011年
9 舒洪波;高导电性微球形LiFePO_4正极材料的制备及改性研究[D];湘潭大学;2013年
10 张宝;锂离子电池正极材料LiMPO_4(M=Fe,Mn)的合成与改性研究[D];中南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张强;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及改性研究[D];苏州大学;2012年
2 唐开枚;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及改性研究[D];湖南大学;2010年
3 王省超;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备与改性研究[D];新疆大学;2010年
4 魏银烨;天然产物改性锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及性能研究[D];中南林业科技大学;2012年
5 康慧芬;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备工艺研究[D];宁夏大学;2013年
6 何兴华;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及改性研究[D];南昌大学;2012年
7 宋柏;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 余灵辉;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及性能研究[D];华南理工大学;2010年
9 卜立敏;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及其性能研究[D];燕山大学;2010年
10 原勇强;锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及改性研究[D];天津大学;2012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