正極材料lifepo4粉體的制備及其電化學性能研究

1、摘要I論文題目：論文題目：正極材料正極材料LiFePO4粉體粉體的制備的制備及其電化學性能研究及其電化學性能研究專業(yè)材料學材料學研究生：生：吳朝陽吳朝陽指導教師：指導教師：趙勝利趙勝利摘要自上世紀九十年代以來，鋰離子電池得到了飛速發(fā)展。由于其高工作電壓，高容量，高比能量和良好的循環(huán)性能，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。隨著能源危機的出現(xiàn)，鋰離子動力電池也成為具有競爭力和發(fā)展前景的一類動力源。在整個鋰離子電池體系中，正極材料的性能至關(guān)重要，高能價廉的

2、新型鋰離子電池正極材料的開發(fā)應(yīng)用是鋰離子電池發(fā)展的重要任務(wù)。而目前研究最多的幾種正極材料，LiNiO2、LiMn2O4等均存在著不同的缺點，而難以滿足動力電池的需要。1997年，報道了一種新型的橄欖石型結(jié)構(gòu)的材料LiFePO4用于鋰離子電池正極材料。它具有較高的理論容量，良好的循環(huán)性能，豐富的原料來源，低廉的成本，良好的安全性能以及對環(huán)境友好等特性。然而，LiFePO4的缺點是具有低的電子電導率和低的鋰離子遷移速度，嚴重影響了該種材料的

3、放電倍率特性，限制了它在鋰離子動力電池中的應(yīng)用。本論文以制備高性能的LiFePO4為目標，通過溶膠凝膠法和固相法，制備LiFePO4材料，利用XRD、SEM等分析技術(shù)，對材料的結(jié)構(gòu)和形貌進行了研究，采用恒電流充放電技術(shù)和循環(huán)伏安法對材料的電化學性能進行了研究。主要得到以下結(jié)論：1.以硝酸鋰為鋰源，聚丙烯酸(PAA)為絡(luò)合劑加入一定量的蒸餾水在一定溫度下合成了性能穩(wěn)定的溶膠和凝膠，干凝膠在430C基本分解完全并逐漸形成LiFePO4粉體，

4、隨著煅燒溫度的升高和煅燒時間的延長LiFePO4粉體尺寸逐漸增大。以檸檬酸為絡(luò)合劑也合成了溶膠和凝膠，干凝膠在400C基本完全分解并形成LiFePO4晶體，隨著煅燒溫度的升高和煅燒時間的延長，晶粒尺寸增大。2.以PAA為絡(luò)合劑制備的LiFePO4前驅(qū)體在650C煅燒12h所得LiFePO4粉體無雜質(zhì)相，晶型完整，顆粒分布均勻，尺寸約350nm。以檸檬酸為絡(luò)合劑制備的LiFePO4前驅(qū)體在650C煅燒12h獲得了晶型比較完整、顆粒分布均勻

5、、尺寸約400nm的LiFePO4粉體。PAA所得LiFePO4粉體碳殘余為8.25%，檸檬酸所得LiFePO4粉體碳殘余為6.03%。萬方數(shù)據(jù)摘要IIISubject:PreparationElectrochemicalPropertiesofCathodematerialLiFePO4powderSpecialty:MaterialScienceName:WuZhaoyangSupervis:ZhaoShengliABSTRACTW

6、ithhighvoltagehighcapacityhighenergygoodcycleperfmancelithiumionbatteriesdevelopedrapidlysince1990shighpowerlithiumionbatterybecomesanewkindofpowersourcewiththeemergencyofenergycrisisCathodematerialisveryimptantpartofthe

7、wholebatterytheresearchofnewcathodematerialwithhighelectrochemicalperfmancelowcostisnecessaryLiNiO2LiMn2O4arestudiedwidelynowbuttheyallcannotfitfrequirementofhighpowerlithiumionbatteriesIn1997anewcathodematerialLiFePO4wi

8、tholivinestructurewasreptedIthashightheeticalcapacitygoodcycleperfmance.lowcostsafetylowharmButitsshtcomingsarelowelectronicconductivitylowiondiffusionkiicswhichrestrictLiFePO4commercializedInthisthesisSolGelsolidphaseme

9、thodareusedtoprepareLiFePO4LiFePO4powderperfmanceisgreatlyimprovedthroughoptimizingthepreparationtechnology.XRDSEMCVwereusedtostudypropertiesofproductsreactionmechanismThedetailedresultsinthisdissertationinclude:1.Thesta

10、blesolispreparedwithLiNO3astheLisourcePAAasthechelatdistilledwaterasthesolventviamacromoleculecomplexatsometemperature.Thegelcompletelydecomposesat430CgraduallyfmsLiFePO4itssizebecomeslargerwiththeincreasingofsinteringte

11、mperature.ThestablesolispreparedwithLiNO3astheLisourcecitricacidasthechelat.Thegelcompletelydecomposesat400CgraduallyfmsLiFePO4itssizebecomeslargerwiththeincreasingofsinteringtemperature.2.TheLiFePO4powerpreparedbyheatin