锂离子电池正极材料LiFePO_4及Li_2FeSiO_4合成及改性探讨

论文片段—萄糖+25%均苯四甲酸酐的复合有机碳源对Li2FeSiO4/C的电化学性能改进效果；同时较系统研究了烧结温度和烧结时间对复合碳源改性后的的物相结构、微观形貌和电化学性能的影响。研究最佳合成条件：烧结温度为700℃,烧结时间为20h。在最佳合成条件下制备的Li2FeSiO4/C(F3)的电化学性能较好,样品在C/16倍率下的首次放电比容量为157.锂离子电池论文,正极材料论文,LiFeP0_4论文,Li_2FeSiO_4论文,电化学性能论文,
摘要：锂离子电池正极LiFePO4和Li2FeSi04均具有原料丰富、无毒、热稳定性强、循环性能好、理论容量高等优点,被是极具发展潜力的锂离子电池正极。以LiFePO4和Li2FeSi04为研究对象,对其合成工艺和改性了系统研究。前驱体FePO4·χH2O对合成LiFePO4结构与电化学性能有影响,液相沉淀法制备了纯相的FePO4·χH2O,探讨了反应物浓度对前驱体FePO4·χH2O及LiFePO4性能的影响。在既定条件下,当反应物浓度为1.0mol·L-1时合成的FePO4·2H2O结构与性能较好,以此为前驱体合成的LiFePO4电化学性能较优职称论文。Li2FeSiO4正极电子电导率低和离子扩散能力差的缺点,柠檬酸配合法合成Li2FeSiO4正极,对加入柠檬酸与未加入柠檬酸两种方法合成的Li2FeSiO4样品了比较,结果柠檬酸配合法合成的样品结晶度更完整,颗粒分布均匀,电化学性能较好,样品在C/16倍率下的首次放电比容量为135.4 mAh·g-1,30次循环后容量衰减率为15.7%；同时研究了不同配合比对Li2FeSiO4样品物理及电化学性能的影响,结果,配合比k=1.0时的物理及电化学性能最佳。研究发现,单一碳源掺杂对Li2FeSiO4/C电化学性能改进效果有限,探索了复合有机碳源对Li2FeSiO4/C的电化学性能的影响。研究,掺入35%柠檬酸+5%葡萄糖+25%均苯四甲酸酐的复合有机碳源对Li2FeSiO4/C的电化学性能改进效果；同时较系统研究了烧结温度和烧结时间对复合碳源改性后的的物相结构、微观形貌和电化学性能的影响学年论文。研究最佳合成条件：烧结温度为700℃,烧结时间为20h。在最佳合成条件下制备的Li2FeSiO4/C(F3)的电化学性能较好,样品在C/16倍率下的首次放电比容量为157.5 mAh·g-1,经30次循环后比容量保持率为92.06%论文格式字体要求。循环伏安法(CV)和交流阻抗图谱法(EIS)对Li2FeSiO4/C(F3)的电极界面锂脱/嵌动力学作研究,测试结果掺入复合有机碳源表面改性后电极极化减小,可逆性和电化学性能提高。关键词：锂离子电池论文正极论文LiFeP0_4论文Li_2FeSiO_4论文电化学性能论文
摘要4-6
ABSTRACT6-12
章 文献综述12-35

1.1 引言12

1.2 锂离子二次电池简介12-17

1.2.1 锂离子电池工作原理12-13

1.2.2 锂离子电池的优点13

1.2.3 锂离子电池的组成13-17

1.3 锂离子正极研究进展17-34

1.3.1 钴酸锂(LiCoO_2)17-18

1.3.2 锰酸锂(LiMn_2O_4)18-19

1.3.3 镍酸锂(LiNiO_2)19

1.3.4 三元正极(LiNi_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2)19-20

1.3.5 钒基20-21

1.3.6 磷酸铁锂(LiFePO_4)21-28

1.3.7 硅酸亚铁锂(Li_2FeSiO_4)28-34

1.4 本研究的和内容34-35

章 反应物浓度对FePO_4·xH_2O及LiFePO_4性能的影响35-45

2.1 引言35

2.2 实验35-37

2.1 实验原料和设备35-36

2.2 前驱体反应机理36

2.3 实验36-37

2.3 检测方法及仪器37-38

2.3.1 热重-差热分析(TG-DTA)37

2.3.2 元素分析(ICP)37-38

2.3.3 X射线粉末衍射(XRD)38

2.3.4 扫描电镜(SEM)38

2.3.5 电池组装和电化学性能测试38

2.4 反应物浓度对前驱体FePO_4·xH_2O的影响38-41

2.4.1 晶态前驱体FePO_4的物相结构38-39

2.4.2 前驱体FePO_4·xH_2O的微观形貌39-40

2.4.3 前驱体FePO_4·xH_2O中Fe含量40-41

2.5 反应物浓度对LiFePO_4的影响41-44

2.5.1 LiFePO_4的物相结构41-42

2.5.2 LiFePO_4的微观形貌42-43

2.5.3 LiFePO_4的充放电性能43

2.5.4 LiFePO_4的循环性能43-44

2.6 小结44-45

章 柠檬酸配合法合成Li_2FeSiO_4及性能研究45-57

3.1 引言45

3.2 实验45-47

3.

2.1 实验原料和设备45-46

3.

2.2 实验46-47

3.3 检测方法及仪器47-48

3.1 差热-热重分析(TG-DSC)47

3.2 激光粒度分析47

3.3 X射线粉末衍射(XRD)47

3.4 扫描电镜(SEM)47

3.5 电池组装和电化学性能测试47-48

3.4 前驱体的TG-DSC曲线分析48

3.5 合成方法对合成前驱体及Li_2FeSiO_4的影响48-53

3.5.1 前驱体的粒径分布49

3.5.2 前驱体的微观形貌49-50

3.5.3 Li_2FeSiO_4的物相结构50-51

3.5.4 Li_2FeSiO_4的微观形貌51

3.5.5 Li_2FeSiO_4的充放电性能51-52

3.5.6 Li_2FeSiO_4的循环性能52-53

3.6 配合比对Li_2FeSiO_4结构与性能的影响53-56

3.6.1 Li_2FeSiO_4的物相结构53

3.6.2 Li_2FeSiO_4的微观形貌53-55

3.6.3 Li_2FeSiO_4的充放电性能55

3.6.4 Li_2FeSiO_4的循环性能55-56

3.7 小结56-57

章 复合有机碳源对Li_2FeSiO_4/C的改性研究57-75

4.1 引言57

4.2 实验57-60

4.

2.1 实验原料和设备57-58

4.

2.2 复合有机碳源选择58-59

4.

2.3 实验59-60

4.4 实验检测方法及仪器60-61

4.1 碳含量分析60

4.4.2 X射线粉末衍射(XRD)6论文片段—能的影响67-714.7.1Li_2FeSiO_4/C的物相结构684.7.2Li_2FeSiO_4/C的微观形貌68-694.7.3Li_2FeSiO_4/C的充放电性能69-704.7.4Li_2FeSiO_4/C的循环性能70-714.8Li_2FeSiO_4/C_((F3))电极的CV和EIS研究71-734.8.1Li_2FeSiO_4/C_((F3))电极的CV研究71-724.8.2Li_2FeSiO_4/C_((F3))的EIS研究72-734.9小结73-75第五章75-锂离子电池论文,正极材料论文,LiFeP0_4论文,Li_2FeSiO_4论文,电化学性能论文,
0

4.3 扫描电镜(SEM)60

4.4 电池组装和电化学性能测试60

4.5 循环伏安的测量60

4.6 电极的交流阻抗图谱的测定60-61

4.5 复合有机碳源对Li_2FeSiO_4/C结构与性能的影响61-64

4.5.1 Li_2FeSiO_4/C的物相结构61

4.5.2 Li_2FeSiO_4/C的微观形貌61-62

4.5.3 Li_2FeSiO_4/C的充放电性能62-63

4.5.4 Li_2FeSiO_4/C的循环性能63-64

4.6 烧结温度对Li_2FeSiO_4/C结构与性能的影响64-67

4.6.1 Li_2FeSiO_4/C的物相结构64-65

4.6.2 Li_2FeSiO_4/C的微观形貌65-66

4.6.3 Li_2FeSiO_4/C的充放电性能66

4.6.4 Li_2FeSiO_4/C的循环性能66-67

4.7 烧结时间对Li_2FeSiO_4/C结构与性能的影响67-71

4.7.1 Li_2FeSiO_4/C的物相结构68

4.7.2 Li_2FeSiO_4/C的微观形貌68-69

4.7.3 Li_2FeSiO_4/C的充放电性能69-70

4.7.4 Li_2FeSiO_4/C的循环性能70-71

4.8 Li_2FeSiO_4/C_((F3))电极的CV和EIS研究71-73

4.8.1 Li_2FeSiO_4/C_((F3))电极的CV研究71-72

4.8.2 Li_2FeSiO_4/C_((F3))的EIS研究72-73

4.9 小结73-75

第五章 75-77
参考文献77-87
致谢87-88
攻读硕士学位期间研究成果88