二甲亚砜辅助液相法制备纳米级磷酸铁锂

论文摘要

随着电动自行车和新能源汽车产业发展步伐的不断加快,储能科技迅速受到越来越多人的关注,绿色能源产业对锂离子电池的要求和关注度已达到了历史最高点。锂离子电池已成为目前最被看好的动力电源。其中,正极材料对锂离子电池的性能起到了关键的作用。橄榄石结构的磷酸铁锂因其价格低廉,无毒,较高的理论比容量,优异的热稳定性和平稳的放点平台等优点,成为极具潜力的锂离子电池正极材料,成为近年来开发研究的热点。本论文首先综述了锂离子电池的一些基本特点和工作原理等,通过分析目前磷酸铁锂的合成过程中存在的一些问题,提出了一种在常压和低温的液相环境下直接快速合成粒径小而均匀的并具有橄榄石结构的磷酸铁锂的新方法。以二甲亚砜/水溶液作为反应介质,在常压和较低温度的条件下,经过很短的反应时间即可直接制得粒径小且分布均匀的单一相橄榄石结构的磷酸铁锂。将液相直接的得到的磷酸铁锂混合少量的葡萄糖在高温下短时间烧结,可以得到电化学性能优异的LiFePO4/C。本文利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）、电性能测试等对样品的表观形貌、粒径大小和晶体结构、电化学性能等进行了表征,通过对不同反应物浓度,反应时间,溶剂二甲基亚砜与水的比值,烧结时间,烧结温度条件下合成出的样品进行对比,得出了制备LiFePO4/C材料的最优化条件。并将液相法直接制得的LiFePO4和最优化条件下制得的LiFePO4/C进行对比和分析,说明一定量的碳包覆和短时间的热处理对于磷酸铁锂电化学性能的提高是非常重要的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 锂离子电池简介
• 1.1.1 锂离子电池的特点
• 1.1.2 锂离子电池的工作原理
• 1.2 锂离子电池正极材料的简介
• 1.2.1 锂离子电池对正极材料的要求
• 1.2.2 锂离子电池正极材料
• 4'>1.3 聚阴离子结构LIMPO₄
• 1.3.1 磷酸铁锂的结构和充放电机理
• 1.3.2 磷酸铁锂的脱嵌机理
• 1.3.3 磷酸铁锂的制备方法
• 1.3.4 磷酸铁锂的改性
• 1.4 本文的研究内容，特色和创新之处
• 第二章 纳米级磷酸铁锂的低温液相合成
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 磷酸铁锂的液相合成
• 2.1.3 磷酸铁锂的性能表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 二甲亚砜与溶液中水的比率对产物的影响
• 2.2.2 反应物浓度对产物的影响
• 2.2.3 液相反应时间对产物的影响
• 2.3 结论
• 第三章 纳米级磷酸铁锂覆碳后处理条件研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂与仪器
• 4/C 的制备'>3.1.2 LiFePO₄/C 的制备
• 3.1.3 性能表征
• 3.1.4 电化学性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 4/C 的影响'>3.2.1 不同焙烧温度对LiFePO₄/C 的影响
• 4/C 的影响'>3.2.2 不同焙烧时间对LiFePO₄/C 的影响
• 3.3 结论
• 第四章 液相合成纯相磷酸铁锂和覆碳磷酸铁锂的结构和性能对比和分析
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 性能表征
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 结构（XRD）对比
• 4.2.2 形貌（SEM,TEM）对比
• 4.2.3 电化学性能
• 4.3 结论
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢