磷酸铁锂正极材料的制备与改性研究毕业论文设计

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1、陕西科技大学硕士学位论文磷酸铁锂正极材料的制备与改性研究姓名：肖玲申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：张超武201205磷酸铁锂正极材料的制备与改性研究摘要橄榄石型磷酸铁锂，具有理论比容量高、电压平台平坦、循环性能优异、结构稳定性和热稳定性良好、价格低廉以及环境友好性等特点，是一种极具发展前景的锂离子电池正极材料。然而，磷酸铁锂存在电子电导率低及锂离子扩散系数小的缺点，影响了磷酸铁锂正极材料的实用化进程。通常采用加入导电物质或掺杂金属离子的方法对磷酸铁锂正极材料的电化学性能进行改善。本文首先采用碳热还原法，在惰性气氛下合成LiFeP04／C正极材料。通

2、过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学测试等测试方法对材料进行表征。结果表明，制备的样品均为橄榄石型结构，碳源的加入能有效地减小材料的颗粒尺寸，在650℃烧结16h得到晶体结构完整、颗粒大小均匀的LiFeP0．／C粉体。为了改善电化学性能，采用碳热还原法制备了碳和铁复合包覆的磷酸铁锂材料。实验结果表明，LiFeP04／(C+Fe)具有更好的电化学性能，O．2C首次放电比容量达154mAh／g，循环30圈后损失仅有4％，铁的加入能有效改善大倍率下放电容量迅速降低的问题。采用固相法制备了钠离子掺杂的磷酸铁锂材料，分析了烧结温度、掺杂量对样品的结构

3、和形貌的影响。结果表明，以葡萄糖作为碳源和还原剂，掺杂3％的钠离子，650℃烧结得到的样品，具有较好的晶体结构和形貌。少量钠离子的加入不会影响其结构，但是钠离子过量时可能会引起结构变化，从而影响电化学性能。采用固相法合成了锰离子掺杂的磷酸铁锂材料，研究了锰离子的掺杂量对材料的晶体结构的影响。结果表明，锰离子的加入能形成橄榄石结构晶体，与铁离子相互作用形成Li(Mn，Fe)P04固溶体，X射线衍射峰随锰离子掺杂量的增加向小角度偏移。采用超声辅助溶胶．凝胶法结合微波法制备了LiFeP04／C材料以及锂铝掺杂的碳包覆磷酸铁锂材料，讨论了微波加热时间及掺杂量对样品

4、的影响。微波加热30min(以间断加热方式)得到的LiFePOdC样品具有完整的晶体结构，颗粒均匀分布，颗粒大小约为1微米。以葡萄糖为碳源、锂铝各掺杂2％、微波加热30min的样品，具有最好的晶体结构和外观形貌。关键词：磷酸铁锂，正极材料，碳包覆，复合包覆，离子掺杂PREPARATIoNANDMODIFICATIoNRESEARCHOFLITHIUMIRoNPHoSPI埘ECATHODEⅣ【ATERIALABSTRACT111eOlivineLiFeP04，withhiglltheoreticalcapacity，flatdischargecurve，ex

5、cellentcyclestability，goodthermalandstructuralstability，lowcostandenvironmentalfriendly，becomesapromisingnewcathodematerialforlithium-ionbatteries．However,thefaultsofitslowelectronicconductivityandlittleLi十diffusioncoe衔cientlimititspracticalprocess．Thereforeaddingconductivemateria

6、lsandmetaliondopingaresuppliedtoimprovetheelectrochemicalperformance．CarbonthermalreductionmethodisusedtosynthesizethecarboncoatedLiFeP04ininertatmosphere．UsingX-raydiffraction，scanningelectronmicroscopyandelectrochemicaltestmethodstoanalyzetheproducts．111eresultshowsthatthesample

7、sallhaveolivinestructureandtheaddedcarbonresourcecalleffectivelydescreasetheparticlesizeandthebestsinteringtemperatureis650℃．Inordertoimprovetheelectrochemicalproperties，theLiFeP04materialcomposite-·coatedwithcarbonandironiscomposedbycarbon·-thermalreductionmethod．111eexperimental

8、resultsshowthattheLiFeP04／(C+Fe)m