文档介绍：锂离子电池正极材料Li_,2_FeSiO_,4_的改性研究
中南大学硕士学位论文锂离子电池正极材料Li<,2>FeSiO<,4>的改性研究姓名:曹璇申请学位级别:硕士专业:有色金属冶金指导教师:郭华军;张宝 20090601
中南大学硕士学位论文
摘要
摘要
论文详细综述了锂离子电池及其正极材料的发展和研究现状。 Li2FeSi04具有高安全性、无毒、价格低廉、资源丰富等优点,被认为是铁基正极材料中极具发展潜力的锂离子电池正极材料。然而材料本身极低的电子电导率和离子扩散能力是制约其发展的主要因素。本文选取Li2FeSi04作为研究对象,对其材料改性、合成工艺、结构表征、电化学性能及电极动力学性能进行了详细研究。采用体相掺杂的方法对Li2FeSi04进行了改性研究,通过高温固相反应制备了铁位掺镍的Li2Fel-xNixSi04材料。利用TG/DTA技术对 ,并通过XRD、SEM、电化学测试方法研究了掺杂量对Li2FeSi04晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明:适当的镍掺杂不会改变Li2FeSi04材料基本晶体结构,材料的充放电容量和循环性能都得到了一定的提高,其中 。在前驱体中加入适量蔗糖作为碳源和还原剂,,并系统研究了掺锰量、焙烧温度、焙烧时间、Li/Si配比对Li2Fel-xMnxSi04/C 物理性能及电化学性能影响。在Li/、600℃ Si04/C材料具有较好的电化学性能,"--、以a16倍率充放电,・g~, %。
倍率性能以及高温条件下的循环性能。随着充放电电流倍率的提高, Li2Feo。; 在高温下 ,在c/16倍率下, 样品的放电平台平稳,%。分别往前驱体中掺入不同量的蔗糖和葡萄糖,制备了不同碳源的 。结果表明:随着碳含量的增加, ,振实密度也逐渐减小。与蔗糖相
比,葡萄糖作为碳源合成的材料的粒径分布更均匀,颗粒的表面形貌更规则,掺碳量为15%的样品具有较好的电化学性能,在C/16倍率下的首次放电比容量为1 ・g一,循环30次后的容量保持率为
%。
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摘要
采用循环伏安、交流阻抗、恒电位阶跃等不同的电化学测试方法对改性前后的Li2FeSi04的锂离子脱嵌动力学过程进行了研究,并提出了与之匹配的等效电路图。从动力学角度进一步阐明了材料改性前后的性能差异。关键词锂离子电池,Li2FeSi04,固相反应,改性
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ABSTRACT
AB STRACT
The development of rechargeable lithium-ion batteries and cathode materials
are
reviewed in
cost
abundant
the advantages of
hi曲safety,
has been
non-toxicity,low
considered
as
a
and
recource,Li2FeSi04
on
promising
cathode material
lithium-ion batteries.
Synthesis of materials,modification process,structure characterization,
electrochemical behaviors of Li2FeSi04 has been involved in this study.
Li2FeSi04 doped with Ni was synthesized via
a
solid—state reaction.
The precursor Was characterized by TG/DTA,and the effort of Ni content
on
physical structure and electrochemical i