二步法制备LiFePO_4材料及其电化学性能研究

【摘要】磷酸铁锂(LiFePO4)作为锂离子动力电池的正极材料之一,因其低的热效应、高的循环寿命等优点显示出光明的应用前景。但目前二价铁原料成本昂贵,且制备工艺控制困难,因此开发廉价的高纯度原料和优化出简单且易于控制的制备工艺有利于磷酸铁锂产业化发展。本文以廉价的Fe(NO3)3·9H2O作为铁源,采用二步法制备LiFePO4/C复合材料,优化了制备工艺。并通过XRD、SEM、TEM、IR对LiFePO4/C相结构、颗粒形貌和大小、振实密度及电化学性能等进行了系统的研究。以Fe(NO3)3·9H2O、NH4H2PO4为原料,分别以柠檬酸和草酸铵为配体,通过控制结晶法,系统的地研究了反应温度、反应时间、反应浓度及配体种类对合成FePO4材料的影响。结果表明：以草酸铵为配体合成FePO4材料,调控反应条件,当反应浓度为0.1mol/L、反应温度为80℃、反应时长为3h、得到结晶良好、大小约为2-4um前驱体颗粒,通过煅烧处理得到单相的FePO4材料。配体是影响产物形貌的主要因素,无配体添加时合成的样品颗粒呈无定形态,以柠檬酸为配体合成的颗粒呈球形结构；以草酸铵为配体合成的颗粒呈棒状；以柠檬酸和草酸铵同时为配体,颗粒呈现条片组成花型结构。采用碳热还原法,以棒状FePO4材料为铁源,Li2CO3为锂源,蔗糖为碳源制备LiFePO4/C材料。系统的研究了锂含量、碳剂添加量、热处理温度、热处理时间等工艺对LiFePO4/C材料结构和性能的影响。结果表明：当FePO4与Li+按摩尔比为1：1.5,掺碳量为10wt%,反应温度为750℃,反应时间为2h时,LiFePO4/C材料为单相的橄榄石结构,材料表现出良好的电化学性能。在O.1C倍率下首次放电量为148mAh/g,循环20次后容量保持率达到84.2%。研究认为,材料良好的电化学性能主要与材料颗粒表面碳包覆有关,碳包覆层的存在有效提高了材料的导电率。
【作者】慕龙菲；
【导师】李嵩；孙中南；
【作者基本信息】大连海事大学，交通运输工程，2014，硕士
【关键词】锂离子电池；LiFePO4/C；形貌可控；碳热还原法；电化学性能；

【参考文献】
[1]李利如.有机太阳能电池的电极修饰及其性能的研究[D].河南大学,2013.
[2]封骏.建筑行业项目经理考核评价体系研究[D].浙江工业大学,2013.
[3]伍文彬.水溶性CdS、CdTe量子点荧光探针测定重金属离子Cd~(2+)、Zn~(2+)和As（Ⅲ）的研究[D].南昌航空大学,应用化学,2014,硕士.
[4]黄先进,蒋晓春,叶斌,郑琼林.智能化IGBT驱动电路研究[J].电工技术学报,2005,04:89-93.
[5]陈徐静.基于平衡计分卡的基层税务机关绩效评估研究[D].华侨大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[6]葛云锋.民办高校人力资源管理问题及对策研究[D].宁波大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[7]孟琦.我国上市商业银行高管薪酬影响因素的实证研究[D].北京交通大学,2014.
[8]施春杰.江苏省服务业发展与就业的关系研究[D].南京财经大学,统计学,2011,硕士.
[9]乾小乾.基于遗传算法的CVaR投资组合模型研究[D].东北大学,金融学,2009,硕士.
[10]王佳.纳米锑颗粒在润滑油中分散性的研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2014,硕士.
[11]明崯崯.基于ISM的煤矿顶板事故致因研究[D].太原科技大学,企业管理,2013,硕士.
[12]吕良鹏.经济发展中的金融约束与垄断银行体制[D].青岛大学,金融学,2004,硕士.
[13]韩思奇.全国文化信息资源共享工程中知识产权的制度创新[D].西北大学,图书馆学,2014,硕士.
[14]汤新民.基于Petri网的航空发动机车间维修过程建模及其应用研究[D].哈尔滨工业大学,2007.
[15]谭甜源,乐健,阮江军.基于自适应滤波器的动态谐波电流预测方法[J].电力系统自动化,2010,11:43-47.
[16]尚小森.GDF-15基因多态性与急性心肌梗死侧枝循环形成的相关性分析[D].山西医科大学,内科学,2013,硕士.
[17]高文慧.97例狼疮性肾炎的免疫指标与病理类型分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[18]高颖.海南润方言黎族服饰“龙”纹解析及创新设计应用研究[D].北京服装学院,艺术设计,2012,硕士.
[19]陶涛.服务利润链在税务代理服务行业中的应用研究[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[20]曹阳.丹第《伊斯塔尔》的历史文化阐释[D].武汉音乐学院,音乐与舞蹈学,2013,硕士.
[21]李旻.简论马相伯的爱国思想和实践活动[D].华东师范大学,中国史,2000,硕士.
[22]朱帆.浙江上市企业转型及其绩效的实证研究[D].浙江工业大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[23]姜苏.基于断裂力学的正交异性钢桥面板与纵肋焊接细节疲劳寿命评估[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[24]任佳佳.基于人际互动的高中信息技术课堂参与结构的设计研究[D].湖南师范大学,现代教育技术（专业学位）,2014,硕士.
[25]余朵苟,何世伟.应急物流体系构建研究[J].物流科技,2008,11:1-5.
[26]张锋剑.试析1977年印度人民院选举[D].华中师范大学,世界史,2012,硕士.
[27]林芳万.JS型动筛式隔膜跳汰机跳汰特性理论探讨[J].有色金属(选矿部分).1993(04)
[28]吕木荣.公安机关现场勘查规范化研究[D].华侨大学,法律,2013,硕士.
[29]于跃跃.我国行政指导的司法救济制度研究[D].华东师范大学,宪法学与行政法学,2013,硕士.
[30]王玲,穆志纯,郭辉.支持向量回归的一种网络优化策略[J].控制与决策,2006,07:837-840.
[31]其力根.黄芪多糖与葛根素缓解己烯雌酚诱导小鼠睾丸损伤的比较研究[D].内蒙古农业大学,临床兽医学,2013,硕士.
[32]吴朝晖,封毅.数据库中知识发现在中医药领域的若干探索(Ⅱ)[J].中国中医药信息杂志,2005,11:92-95.
[33]孙肇鹏.柔顺双稳态机构的动力学研究[D].中国矿业大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[34]钦风凌.高直链淀粉水稻胚乳淀粉粒的发育和结构特性[D].扬州大学,细胞生物学,2011,硕士.
[35]郭岩.基于网络用户行为的搜索引擎系统SISI[J].计算机工程,2004,16:9-11+13.
[36]王惠卿.进口贸易对我国技术创新能力影响的研究[D].华东师范大学,政治经济学,2013,硕士.
[37]朴金金.沪深300的Hurst指数估计方法的比较及应用[D].华中师范大学,概率论与数理统计,2014,硕士.
[38]刘玉霞.我国旅游房地产现代开发模式研究[D].华中师范大学,土地资源管理,2013,硕士.
[39]陈印清.我国企业内部控制研究[D].中共江苏省委党校,企业管理,2013,硕士.
[40]朱早林.新农村建设背景下瑞昌市农村体育开展现状及影响因素的研究[D].西南交通大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[41]鲁倩.TRS商业信息服务解决方案[J].中国传媒科技.2002(02)
[42]贺玲.多路输出200WLED驱动电源设计[D].浙江大学,2010.
[43]王静.补肾药对肾虚质妇女人流术后子宫内膜修复的影响[D].广州中医药大学,中医妇科学（专业学位）,2013,硕士.
[44]曾艳,麦永浩.基于用户评分的关联规则挖掘协同推荐[J].计算机工程,2005,15:87-89+95.
[45]靳秋颖.铁路建设项目环境监理模式及技术方法研究[D].西北大学,环境工程,2013,硕士.
[46]吕安强.输尿管镜钬激光碎石术联合中药治疗输尿管上段结石临床回顾[D].北京中医药大学,中西医结合外科（专业学位）,2013,硕士.
[47]邹湘凯.作业人员不安全行为的影响因素研究[D].首都经济贸易大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[48]张其仔,郭朝先,孙天法.中国工业污染防治的制度性缺陷及其纠正[J].中国工业经济,2006,08:29-35.
[49]杨晓茜.凝胶注模法制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料[D].沈阳理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[50]孙峰,张健.铁路集装箱结点站管理信息系统的流程分析[J].中国铁路.2003(11)