固相法合成lifepo,4及其改性研究
应用化学专业毕业论文应用化学专业毕业论文 精品论文精品论文 固相法合成固相法合成 LiFePOLiFePO及其及其改性研究改性研究关键词：锂离子电池关键词：锂离子电池 正极材料正极材料 磷酸铁锂磷酸铁锂 高温固相法高温固相法 碳包覆碳包覆 掺杂改性掺杂改性摘要：磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成 本、高温性能好、环境友好等优点，并被认为是锂离子动力电池的首选正极材 料，因而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。但由于本身晶体结构的限制， 纯净 LiFePO4 的电导性和离子扩散性能差，从而导致其实际比容量不高且大电 流放电性能差，因此需从提高 LiFePO4 材料的电子传导性和离子传导性着手来 对其进行改性研究。 本文利用球磨技术处理原材料，采用高温固相法制备 LiFePO4，并对其进行碳包覆、Mg2+体相掺杂改性研究和电极制备工艺研究。应 用 TG-DTA、XRD、SEM、CV、EIS 以及充放电测试等方法，系统地对其合成工艺、 材料改性、结构表征、电化学性能以及电极制备工艺等方面进行了研究。 结 果表明，掺入的碳不仅能有效防止 Fe2+氧化为 Fe3+，而且碳作为成核剂能防止 材料颗粒长大，所得的碳包覆 LiFePO4 的晶粒形貌更规则、颗粒更细小且分布 更均匀；随着含碳量的增大，材料的振实密度明显减小；碳含量和焙烧温度对 材料的电化学性能有很大影响，从材料的实用化角度考虑，含碳量为 6，焙 烧温度为 650时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 143mAh·g-1。 在碳包覆的基础上，进行 Mg2+体相掺杂改性后所制备的 LiFe1-xMgxPO4/C 材料， 经过碳包覆租 Mg2+体相掺杂的双重改性后，不仅比容量有所升高，而且材料的 电压平台及循环性能明显改善；随着 Mg2+掺杂量的增加，材料的质量比容量先 增大后减小，其中 x=0.04 时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 153mAh·g-1。 研究了粘结剂（PTFE）含量、导电剂（乙炔黑）含量以及电 解液对 LiFePO4 的电极性能的影响，结果表明，电极制备工艺对材料性能的发 挥有重要影响：适合的粘结剂含量为 6；适合的导电剂含量为 15；在较低 倍率 0.1C 下，三组分有机溶剂（EC：DEC：DMC=1：1：1）表现出更优良的性能， 而在较高倍率 1C 下，二组分有机溶剂（EC：DMC=1：1）表现出更优良的性能； 导电盐 LiPF6 的性能明显优于 LiBF4。正文内容正文内容磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成本、 高温性能好、环境友好等优点，并被认为是锂离子动力电池的首选正极材料， 因而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。但由于本身晶体结构的限制，纯 净 LiFePO4 的电导性和离子扩散性能差，从而导致其实际比容量不高且大电流 放电性能差，因此需从提高 LiFePO4 材料的电子传导性和离子传导性着手来对 其进行改性研究。 本文利用球磨技术处理原材料，采用高温固相法制备 LiFePO4，并对其进行碳包覆、Mg2+体相掺杂改性研究和电极制备工艺研究。应 用 TG-DTA、XRD、SEM、CV、EIS 以及充放电测试等方法，系统地对其合成工艺、 材料改性、结构表征、电化学性能以及电极制备工艺等方面进行了研究。 结 果表明，掺入的碳不仅能有效防止 Fe2+氧化为 Fe3+，而且碳作为成核剂能防止 材料颗粒长大，所得的碳包覆 LiFePO4 的晶粒形貌更规则、颗粒更细小且分布 更均匀；随着含碳量的增大，材料的振实密度明显减小；碳含量和焙烧温度对 材料的电化学性能有很大影响，从材料的实用化角度考虑，含碳量为 6，焙 烧温度为 650时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 143mAh·g-1。 在碳包覆的基础上，进行 Mg2+体相掺杂改性后所制备的 LiFe1-xMgxPO4/C 材料， 经过碳包覆租 Mg2+体相掺杂的双重改性后，不仅比容量有所升高，而且材料的 电压平台及循环性能明显改善；随着 Mg2+掺杂量的增加，材料的质量比容量先 增大后减小，其中 x=0.04 时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 153mAh·g-1。 研究了粘结剂（PTFE）含量、导电剂（乙炔黑）含量以及电 解液对 LiFePO4 的电极性能的影响，结果表明，电极制备工艺对材料性能的发 挥有重要影响：适合的粘结剂含量为 6；适合的导电剂含量为 15；在较低 倍率 0.1C 下，三组分有机溶剂（EC：DEC：DMC=1：1：1）表现出更优良的性能， 而在较高倍率 1C 下，二组分有机溶剂（EC：DMC=1：1）表现出更优良的性能； 导电盐 LiPF6 的性能明显优于 LiBF4。 磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成本、高 温性能好、环境友好等优点，并被认为是锂离子动力电池的首选正极材料，因 而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。但由于本身晶体结构的限制，纯净 LiFePO4 的电导性和离子扩散性能差，从而导致其实际比容量不高且大电流放 电性能差，因此需从提高 LiFePO4 材料的电子传导性和离子传导性着手来对其 进行改性研究。 本文利用球磨技术处理原材料，采用高温固相法制备 LiFePO4，并对其进行碳包覆、Mg2+体相掺杂改性研究和电极制备工艺研究。应 用 TG-DTA、XRD、SEM、CV、EIS 以及充放电测试等方法，系统地对其合成工艺、 材料改性、结构表征、电化学性能以及电极制备工艺等方面进行了研究。 结 果表明，掺入的碳不仅能有效防止 Fe2+氧化为 Fe3+，而且碳作为成核剂能防止 材料颗粒长大，所得的碳包覆 LiFePO4 的晶粒形貌更规则、颗粒更细小且分布 更均匀；随着含碳量的增大，材料的振实密度明显减小；碳含量和焙烧温度对 材料的电化学性能有很大影响，从材料的实用化角度考虑，含碳量为 6，焙 烧温度为 650时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 143mAh·g-1。 在碳包覆的基础上，进行 Mg2+体相掺杂改性后所制备的 LiFe1-xMgxPO4/C 材料， 经过碳包覆租 Mg2+体相掺杂的双重改性后，不仅比容量有所升高，而且材料的 电压平台及循环性能明显改善；随着 Mg2+掺杂量的增加，材料的质量比容量先 增大后减小，其中 x=0.04 时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达153mAh·g-1。 研究了粘结剂（PTFE）含量、导电剂（乙炔黑）含量以及电 解液对 LiFePO4 的电极性能的影响，结果表明，电极制备工艺对材料性能的发 挥有重要影响：适合的粘结剂含量为 6；适合的导电剂含量为 15；在较低 倍率 0.1C 下，三组分有机溶剂（EC：DEC：DMC=1：1：1）表现出更优良的性能， 而在较高倍率 1C 下，二组分有机溶剂（EC：DMC=1：1）表现出更优良的性能； 导电盐 LiPF6 的性能明显优于 LiBF4。 磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成本、高 温性能好、环境友好等优点，并被认为是锂离子动力电池的首选正极材料，因 而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。但由于本身晶体结构的限制，纯净 LiFePO4 的电导性和离子扩散性能差，从而导致其实际比容量不高且大电流放 电性能差，因此需从提高 LiFePO4 材料的电子传导性和离子传导性着手来对其 进行改性研究。 本文利用球磨技术处理原材料，采用高温固相法制备 LiFePO4，并对其进行碳包覆、Mg2+体相掺杂改性研究和电极制备工艺研究。应 用 TG-DTA、XRD、SEM、CV、EIS 以及充放电测试等方法，系统地对其合成工艺、 材料改性、结构表征、电化学性能以及电极制备工艺等方面进行了研究。 结 果表明，掺入的碳不仅能有效防止 Fe2+氧化为 Fe3+，而且碳作为成核剂能防止 材料颗粒长大，所得的碳包覆 LiFePO4 的晶粒形貌更规则、颗粒更细小且分布 更均匀；随着含碳量的增大，材料的振实密度明显减小；碳含量和焙烧温度对 材料的电化学性能有很大影响，从材料的实用化角度考虑，含碳量为 6，焙 烧温度为 650时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 143mAh·g-1。 在碳包覆的基础上，进行 Mg2+体相掺杂改性后所制备的 LiFe1-xMgxPO4/C 材料， 经过碳包覆租 Mg2+体相掺杂的双重改性后，不仅比容量有所升高，而且材料的 电压平台及循环性能明显改善；随着 Mg2+掺杂量的增加，材料的质量比容量先 增大后减小，其中 x=0.04 时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 153mAh·g-1。 研究了粘结剂（PTFE）含量、导电剂（乙炔黑）含量以及电 解液对 LiFePO4 的电极性能的影响，结果表明，电极制备工艺对材料性能的发 挥有重要影响：适合的粘结剂含量为 6；适合的导电剂含量为 15；在较低 倍率 0.1C 下，三组分有机溶剂（EC：DEC：DMC=1：1：1）表现出更优良的性能， 而在较高倍率 1C 下，二组分有机溶剂（EC：DMC=1：1）表现出更优良的性能； 导电盐 LiPF6 的性能明显优于 LiBF4。 磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成本、高 温性能好、环境友好等优点，并被认为是锂离子动力电池的首选正极材料，因 而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。但由于本身晶体结构的限制，纯净 LiFePO4 的电导性和离子扩散性能差，从而导致其实际比容量不高且大电流放 电性能差，因此需从提高 LiFePO4 材料的电子传导性和离子传导性着手来对其 进行改性研究。 本文利用球磨技术处理原材料，采用高温固相法制备 LiFePO4，并对其进行碳包覆、Mg2+体相掺杂改性研究和电极制备工艺研究。应 用 TG-DTA、XRD、SEM、CV、EIS 以及充放电测试等方法，系统地对其合成工艺、 材料改性、结构表征、电化学性能以及电极制备工艺等方面进行了研究。 结 果表明，掺入的碳不仅能有效防止 Fe2+氧化为 Fe3+，而且碳作为成核剂能防止 材料颗粒长大，所得的碳包覆 LiFePO4 的晶粒形貌更规则、颗粒更细小且分布 更均匀；随着含碳量的增大，材料的振实密度明显减小；碳含量和焙烧温度对 材料的电化学性能有很大影响，从材料的实用化角度考虑，含碳量为 6，焙 烧温度为 650时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 143mAh·g-1。 在碳包覆的基础上，进行 Mg2+体相掺杂改性后所制备的 LiFe1-xMgxPO4/C 材料， 经过碳包覆租 Mg2+体相掺杂的双重改性后，不仅比容量有所升高，而且材料的 电压平台及循环性能明显改善；随着 Mg2+掺杂量的增加，材料的质量比容量先 增大后减小，其中 x=0.04 时，材料的电化学性能最优，首次放电比容量达 153mAh·g-1。 研究了粘结剂（PTFE）含量、导电剂（乙炔黑）含量以及电 解液对 LiFePO4 的电极性能的影响，结果表明，电极制备工艺对材料性能的发 挥有重要影响：适合的粘结剂含量为 6；适合的导电剂含量为 15；在较低 倍率 0.1C 下，三组分有机溶剂（EC：DEC：DMC=1：1：1）表现出更优良的性能， 而在较高倍率 1C 下，二组分有机溶剂（EC：DMC=1：1）表现出更优良的性能； 导电盐 LiPF6 的性能明显优于 LiBF4。 磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成本、高 温性能好、环境友好等优点，并被认为是锂离子动力电池的首选正极材料，因 而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。但由于本身晶体结构的限制，纯净 LiFePO4 的电导性和离子扩散性能差，从而导致其实际比容量不高且大电
