多孔碳對(duì)磷酸鐵鋰的合成、改性和電化學(xué)性能影響.pdf

1、鋰離子電池作為一種儲(chǔ)能裝置目前已被廣泛用于小型儀器儀表等電器設(shè)備。鋰離子電池具備質(zhì)量輕，能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，清潔無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，是下一代電動(dòng)汽車(chē)?yán)硐氲膭?dòng)力電源。但是目前鋰離子電池依然存在安全性不高，高低溫性能差異大，容量衰減等諸多問(wèn)題。正極材料作為鋰離子電池的有機(jī)組成部分在鋰離子電池中起著重要的作用，也是目前限制鋰離子電池容量的首要因素，因此正極材料的研發(fā)與應(yīng)用在提高鋰離子電池容量方面起著關(guān)鍵作用。磷

2、酸鐵鋰在1997年被Padhi報(bào)道可以作為一種正極材料應(yīng)用于鋰離子電池。但是磷酸鐵鋰比較低的電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)限制了磷酸鐵鋰的廣泛應(yīng)用。十幾年來(lái)人們利用碳包覆，粒子納米化，摻雜等手段對(duì)磷酸鐵鋰進(jìn)行了大量的改性研究。其中碳包覆作為一種常用的改性方法可以提高材料的電導(dǎo)率，同時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整試驗(yàn)參數(shù)還可以起到抑制粒子過(guò)度生長(zhǎng)的作用。但是不同的制備方法得到的碳在結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)電性能等方面存在較大差異，成為材料最終電化學(xué)性能的重要影響因素。本研

3、究在借鑒前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上重點(diǎn)考察多孔碳作為導(dǎo)電劑在碳源，多孔性結(jié)構(gòu)等因素對(duì)磷酸鐵鋰的合成，結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。
　　 第一章主要概括鋰離子電池概念的起源以及發(fā)展歷史，對(duì)鋰離子電池的構(gòu)成，工作原理等進(jìn)行了介紹，對(duì)其中的組成部件如正負(fù)極材料，電解液，隔膜等進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。尤其是正極材料作為鋰離子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的重要場(chǎng)所在鋰離子電池中起著至關(guān)重要的作用，我們對(duì)這一部分的發(fā)展歷史，現(xiàn)階段常用的材料及其主要優(yōu)缺點(diǎn)，目前學(xué)術(shù)界

4、的研究熱點(diǎn)等進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。在第一章的末尾我們?cè)敿?xì)介紹了磷酸鐵鋰的近十幾年來(lái)的研究進(jìn)展，包括磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)和目前對(duì)充放電機(jī)理的認(rèn)識(shí)，主要的合成和表征方法，常用的改性手段及其優(yōu)缺點(diǎn)。最后我們針對(duì)目前碳包覆改性方法的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)本文的課題內(nèi)容進(jìn)行了概括。
　　 第二章主要介紹實(shí)驗(yàn)過(guò)程所使用的實(shí)驗(yàn)試劑，實(shí)驗(yàn)儀器，材料的合成方法，表征測(cè)試手段等。詳細(xì)介紹了利用溶膠凝膠法合成硅小球、介孔二氧化硅模板，利用二氧化硅小球和介孔二氧

5、化硅模板分別合成大孔碳和有序介孔碳，以大孔碳、介孔碳為碳源合成磷酸鐵鋰。對(duì)利用檸檬酸為碳源溶膠凝膠法合成磷酸鐵鋰也進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。對(duì)材料最終電化學(xué)測(cè)試過(guò)程涉及的極片涂布、電池組裝和電化學(xué)測(cè)試等相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行了說(shuō)明。
　　 第三章討論了每個(gè)樣品及其中間產(chǎn)物的表征測(cè)試結(jié)果,包括SEM、TEM、HRTEM、BET、XRD、拉曼光譜等。主要分析了每個(gè)樣品中碳的含量，多孔性結(jié)構(gòu)，石墨化程度。針對(duì)碳對(duì)磷酸鐵鋰粒子的尺寸形貌，材料結(jié)