文档介绍：河南大学
硕士学位论文
锂离子电池LiFePO4/C正极材料的制备及其电化学性能研究
姓名:兰亚超
申请学位级别:硕士
专业:分析化学
指导教师:张治军;王晓冬
2011-06
摘要
中文摘要
橄榄石结构的磷酸亚铁锂(LiFePO4)是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材
料,此材料具有无毒、对环境友好、原材料来源丰富且价格低廉、比容量高、循环性能
以及热稳定性极好等优点;但是该材料导电率极低,在大电流充放电的条件下,循环性
能有待改善。本论文主要集中在磷酸亚铁锂的固相法和流体相法制备及其电化学性能研
究方面,利用热重-差热(TG/DTA)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外
光谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)以及恒电流充放电系统等表征手段对样品进行分
析。工作主要包括以下几个方面:
(1)酚醛树脂为添加剂高温固相法制备 LiFePO4/C 正极材料
研究了酚醛树脂的加入量、焙烧时间以及焙烧温度对制备磷酸亚铁锂的纯度以及电
化学性能的影响。实验证明,酚醛树脂的加入量、焙烧时间以及焙烧温度对产物的纯度
及其电化学性能有较大影响;结果显示,酚醛树脂的加入量为 9 %,在 700 ℃焙烧 16 h
时,表现出相对较好的电化学性能。
(2)不同碳源对制备 LiFePO4/C 正极材料的电化学性能的影响
采用易溶淀粉、蔗糖、柠檬酸和原位酯化生成酚醛树脂作为碳源,利用流变相法制
备 LiFePO4/C 正极材料,结果显示,原位酯化生成酚醛树脂作为碳源制备的 LiFePO4/C
正极材料的比容量相对较高,循环性能也相对较好。
(3)酚醛树脂的添加方式对制备 LiFePO4/C 正极材料的电化学性能的影响
研究了原位酯化法中,间苯二酚和甲醛的加入量以及焙烧温度对合成磷酸亚铁锂的
纯度以及电化学性能的影响。实验证明,间苯二酚和甲醛的加入量、焙烧温度对产物的
纯度及其电化学性能有较大影响,在 750 ℃焙烧 12 h,酚醛树脂高温裂解的碳含量在
%时,得到的样品 C 首次放电为 mAh·g-1,并且在 C 和 C 也有较好的循
环性能。同时探讨了水溶性酚醛树脂作为碳源制备 LiFePO4/C 正极材料,结果显示,其
在大倍率充放电下的循环性能要远远好于原位酯化法生成酚醛树脂作为碳源得到的
LiFePO4/C 正极材料的性能。
关键词:磷酸亚铁锂;正极材料;酚醛树脂;碳源

I
ABSTRACT
ABSTRACT
The olivine LiFePO4 is very hopeful material as positive electrode materials for the future lithium-ion
batteries material because of its nontoxic, inexpensive, environmentally benign, high theoretical specific
capacity, fine cycle performance and stable thermal nature. However, LiFePO4 has a low electronic/ionic
conductivity and its cycle ability at large charging/discharging current should be improved. This thesis
focuses on olivine LiFePO4 snythesized by high temperature solid state reaction and rheological phase
method and its electrochemical performance, the samples are characterized by thermogravimetry and
differential thermal analysis (TG/DTA), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM),
Fourier transform infrared (FTIR), laser Raman spectroscopy (RAMAN) and constant-current
charge/discharge test system. The main aspects are as follows: