论文摘要
自从1997年Padhi等首次报道具有橄榄石型结构的LiFePO4能作为锂离子电池正极材料以来,许多科研小组对其做了深入研究,认为LiFePO4原材料丰富、对环境友好、安全稳定,可作为锂离子电池理想的正极材料。LiFePO4的主要问题是电子导电率低和离子扩散性能差,目前主要采用三种方法改进其导电性能,（1）采用“软化学”合成方法和手段来控制产物颗粒的大小和形貌;（2）在颗粒表面包覆导电物质提高复合材料的导电能力;（3）离子掺杂以改善LiFePO4的电子电导率。因此在本论文中我们采用sol-gel法合成LiFePO4来控制产物粒径和形貌,采用原位聚合的方法在LiFePO4粒子表面包覆导电聚合物聚苯胺来改进LiFePO4的电化学性能。首先我们对锂离子电池正极材料的研究历史和发展过程进行了回顾,重点讨论了LiFePO4的合成方法和改性手段,分析了LiFePO4走向实际应用面临的问题和未来的研究方向。在第三章中我们采用高温固相法和sol-gel法合成了LiFePO4,对sol-gel法合成LiFePO4的条件进行了优化,并对在此优化条件下合成的LiFePO4样品利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等方法对所得样品的晶体结构、表观形貌、粒径大小等进行了分析研究,并组装成模拟电池进行电池性能测试。充放电实验结果表明工艺优化样品的首次放电容量为131.3 mAh/g,充放电效率为91.5%,10次循环后容量保持率为95.5%。在第四章中我们采用化学氧化聚合的方法合成了导电聚合物聚苯胺,研究了氧化剂浓度,反应温度,反应时间,酸浓度对聚苯胺电导率,聚合产率的影响。得到优化的合成参数为过硫酸铵与苯胺单体的摩尔比为1:1,反应温度为5℃,反应时间为6 h,酸浓度为1 mol/L。在第五章中我们采用原位聚合的方法合成了不同聚苯胺含量的聚苯胺包覆的LiFePO4复合正极材料。研究结果表明,在LiFePO4粒子表面包覆导电聚合物聚苯胺可以提高其放电容量,改善其大电流放电时的循环性能。其中原位包覆25%聚苯胺的PAn-LiFePO4复合正极材料性能最好,以0.1 C进行充放电时,首次放电容量为140.3 mAh/g,以1 C进行充放电时,放电容量为116.5 mAh/g,循环50次后容量为118.7 mAh/g。
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摘要ABSTRACT第1章 引言1.1 锂电池及锂离子电池概述1.2 锂离子电池正极材料2'>1.2.1 LiCoO22'>1.2.2 LiNiO22O4'>1.2.3 LiMn2O44'>1.2.4 LiFePO41.2.5 导电高聚物正极材料4 的研究进展'>1.3 橄榄石型正极材料LiFePO4的研究进展4 的结构及电化学作用机理'>1.3.1 LiFePO4的结构及电化学作用机理4 制备方法'>1.3.2 LiFePO4制备方法4 正极存在问题及改进方法'>1.3.3 LiFePO4正极存在问题及改进方法1.4 导电聚合物聚苯胺1.4.1 聚苯胺的合成方法1.4.2 聚苯胺的应用1.5 课题研究的内容第2章 实验方法2.1 材料制备2.2 扫描电子显微镜（SEM）2.3 红外分析2.4 热重（TG）和差热扫描（DSC）分析2.5 X 射线衍射（XRD）分析2.6 元素分析2.7 正极片的制作和电池的组装2.8 电池性能测试2.9 电化学性能测试2.10 电导率测试4'>第3章 溶胶凝胶法合成LiFePO43.1 概述4 的合成'>3.2 LiFePO4的合成3.2.1 主要试剂和仪器3.2.2 合成方法3.3 合成条件的优化3.3.1 不同络合剂的选择3.3.2 烧结温度的优化3.3.3 烧结时间的优化4 性能研究'>3.4 LiFePO4性能研究3.4.1 形貌分析3.4.2 XRD 分析3.4.3 红外分析3.4.4 电池性能研究3.4.5 热稳定性研究3.4.6 电化学性能研究3.5 结论第4章 聚苯胺的合成4.1 概述4.2 聚苯胺的合成4.2.1 主要仪器及试剂4.2.2 合成方法4.3 合成工艺的优化4.3.1 过硫酸铵浓度的影响4.3.2 反应温度的影响4.3.3 反应时间的影响4.3.4 酸浓度的影响4.4 聚苯胺的性能研究4.4.1 红外光谱分析4.4.2 热重分析4.4.3 XRD 分析4.4.4 表面形貌分析4.4.5 电池性能研究4.4.6 电化学性能研究4.5 结论4的合成及电化学性能研究'>第5章 聚苯胺包覆LiFePO4的合成及电化学性能研究5.1 概述4 的合成'>5.2 聚苯胺包覆LiFePO4的合成4 的性能研究'>5.3 聚苯胺包覆LiFePO4的性能研究5.3.1 热重分析5.3.2 组成分析5.3.3 形貌分析5.3.4 电池性能研究5.3.5 电化学性能研究5.4 聚苯胺不同包覆方式比较5.5 结论第6章 结论参考文献致谢个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果
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