碳包覆对正极材料LiFePO4性能的影响

摘要

橄榄石型结构的LiFePO4具有价格便宜、安全性高、结构稳定、无环境污染等优点，被认为是锂离子电池的新型正极材料。由于 LiFePO4的电子导电率低，限制了其应用领域,为改善其导电性能，本论文研究了碳包覆对其性能的影响。
　　采用二步固相法制备LiFePO4和LiFePO4/C正极材料，通过XRD、SEM对制备的正极材料进行结构、形貌表征。应用恒流充放电研究了LiFePO4和LiFePO4/C正极材料的比容量和循环性能，采用电化学阻抗谱分析LiFePO4和LiFePO4/C循环前后的电化学行为。
　　本课题研究了高温固相法的预分解温度、焙烧温度和焙烧时间对产物性能的影响，研究表明，经450℃预分解6 h，再经700℃焙烧16 h的样品表现出相对较好的性能。
　　以葡萄糖、月桂酸、肉桂酸、聚乙烯醇作为碳源，制备了LiFePO4/C复合正极材料并分析了外加碳源对其性能的影响。其性能的研究结果表明：碳元素的引入，并未改变 LiFePO4的标准的橄榄石型晶体结构；随着碳含量的增加，材料的放电比容量、循环性能及高倍率充放电性能得到了显著改善。碳源的最佳加入量分别为：葡萄糖为30％、月桂酸为20%、肉桂酸为20%、聚乙烯醇为20%。
　　本研究对使用各碳源合成的LiFePO4/C的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了对比分析，结果表明：以聚乙烯醇为碳源采用固相法合成的LiFePO4/C容量相对较高，倍率性能和循环性能也较好，其在0.1 C、0.2 C和0.5 C倍率下首次放电比容量分别为146.3，115.3，104.3 mAh/g，50次循环后比容量分别为129.3，93，84.3 mAh/g。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 锂离子电池发展简史

1.3 锂离子电池的工作原理

1.4 锂离子电池正极材料的研究进展

1.5 选题依据和主要研究内容

第2章 实验药品及方法

2.1 主要实验药品及设备

2.2 材料的制备

2.3 物理性能测试

2.4 材料的电化学测试

第3章 结果与讨论

3.1 固相法合成橄榄石型LiFePO4工艺优化

3.2 固相法合成葡萄糖包覆的LiFePO4/C材料性能研究

3.3 固相法合成月桂酸包覆的LiFePO4/C材料性能研究

3.4 固相法合成肉桂酸包覆的LiFePO4/C材料性能研究

3.5 固相法合成聚乙烯醇包覆的LiFePO4/C材料性能研究

3.6 不同碳源对固相法合成LiFePO4/C材料性能影响

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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