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锂离子电池用非计量比LiFePO4正极材料的研究

时间:2017-10-11 11:44来源:毕业论文
LiFePO4环境相容性好、结构安全稳定、原料来源广泛,是电动汽车以及大型动力设备最理想的高能电池替代品。在LiFePO4的各种合成工艺中,水热合成法操作简易且能耗较低,然而它的Li
摘要LiFePO4环境相容性好、结构安全稳定、原料来源广泛,是电动汽车以及大型动力设备最理想的高能电池替代品。在LiFePO4的各种合成工艺中,水热合成法操作简易且能耗较低,然而它的LiOH消耗量较大,将会造成资源的浪费,因此,本课题利用水热反应,通过XRD、SEM、恒流充放电等手段,重点研究了前躯体中Li:Fe:P原子比例对制备的LiFePO4纯度和性能的影响,以期总结出一种以较低成本获得较优性能的LiFePO4合成工艺,推广其的应用。结果表明:14167
1. 随着LiOH用量的增加,所得产物的容量先增加后减少,其中当Li:Fe:P原子比例为2.5:1:1时获得的产物容量约为130mAh•g-1,达到理论容量的76%。
2. 随着FeSO4•7H2O用量的增加,所得产物的高倍率(10C)性能先变好再变差,其中当Li:Fe:P原子比例为2.5:0.95:1时高倍率性能最好,且其经50次0.1C的循环后有接近100%的容量保持率。
此外,本文还研究了表面活性剂CTAB在合成过程中的影响,并取得了一定的效果。
关键词  磷酸铁锂 水热合成 非化学计量比 表面活性剂
毕业设计说明书(论文)外文摘要
Title    STUDY ON NON-STOICHIOMETRIC LiFePO4                    
Abstract
LiFePO4 has been particularly attractive to the present battery industry due to its environmental benignancy, excellent safety characteristic and abundant in source. So far, several alternative synthetic methods have been applied to preparation of LiFePO4. Among them, the hydrothermal synthesis is a useful method to prepare fine particles, which has some advantages such as simple synthesis process and low energy consumption, but its con- sumption of LiOH is huge. As a result, the effect of precursors ratio on 源自六[维^论'文]网.加7位QQ3249'114 www.lwfree.cn
purity and properties of LiFePO4 ,which was synthesized by hydrothermal process at 180℃, was studied. Through XRD, SEM, and galvanostatic charge- discharge cycling test, we found that
(1) With the LiOH consumption increasing, the sample with Li:Fe:P = 2.5:1:1 showed best electrochemical properties. Its first discharge specific capacity is 130mAh•g-1,which is nearly 76% of the theoretical capacity.
(2) With the FeSO4•7H2O consumption increasing, the sample with Li:Fe:P = 2.5:0.95:1 showed the best rate capability. And after 50 full charge- discharge cycles at rate of 0.1C, there is no significant capacity loss.
In addition, we found that CTAB could also increase the discharge capacity of the non-stoichiometic LiFePO4.
Keywords  lithium iron phosphate  hydrothermal  non-stoichiometic  surfactant
目   次
1  引言 1
1.1   锂离子电池工作原理 2
1.2   LiFePO4结构  3
1.3   LiFePO4充放电机制 4
1.4   LiFePO4作为正极材料存在的问题及改进方法 6
2  LiFePO4合成工艺与改进6
2.1   固相合成法 6
2.2   机械化学法 7
2.3   溶胶-凝胶合成法 7
2.4   水热合成法 8
2.5   非计量比 8
3  样品表征及电化学测试 9
3.1   X射线衍射法——XRD9
3.2   扫描电子显微镜——SEM 10
3.3   电化学测试 10
4  实验部分11
4.1   实验方法及过程11
      4.1.1  实验药品及仪器 11
      4.1.2  实验方法及过程 12
4.2   实验药品与仪器 14
      4.2.1  LiOH用量对所合成材料的容量影响 14 源自六[维^论'文]网.加7位QQ3249'114 www.lwfree.cn
      4.2.2  FeSO4•7H2O 用量对所合成材料的循环和倍率性能影响 18 锂离子电池用非计量比LiFePO4正极材料的研究:http://www.lwfree.cn/cailiao/20171011/14626.html
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