文档介绍：工学硕士学位论文
磷酸亚铁锂复合正极材料的制备
与改性研究
REPARATION AND MODIFICATION
REASERCH OF LITHIUM IRON
POSITE CATHODE
MATERIAL
秦波
哈尔滨工业大学
2009 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
磷酸亚铁锂复合正极材料的制备
与改性研究
硕士研究生: 秦波
导师: 王殿龙教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 化学工程与技术
所在单位: 化工学院
答辩日期: 2009 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
REPARATION AND MODIFICATION
REASERCH OF LITHIUM IRON
POSITE CATHODE
MATERIAL
Candidate: Qin Bo
Supervisor: Prof. Wang Dianlong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Chemical Engineering and Technology
Affiliation: School of Chemical Engineering
and Technology
Date of Defence: June, 2009
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
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、循环性能和
热稳定性极好,被视为最有潜力替代锂钴氧化物材料的锂离子电池正极材料。
本文采用高温固相反应法,研究了制备过程中各工艺参数以及元素Ti和Mg掺杂
对LiFePO4/C材料电化学性能的影响,优化了制备工艺。
实验室阶段,采用高温固相法,研究不同的焙烧温度、焙烧时间和蔗糖掺
杂量对于制备无金属源掺杂的橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料电化学性能的影
响,优化的工艺条件为:焙烧时间为10h,焙烧温度为600℃,蔗糖掺杂量为
12mass%。
中试阶段,采用高温固相法,掺杂Mg元素和Ti元素,对LiFePO4/C复合正极
材料进行掺杂改性,X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结
构、表观形貌、粒径大小分析表明:焙烧温度达到750℃时,合成的样品已经结
晶完善,橄榄石晶体结构完整;掺杂Mg和Ti元素的样品,均保持橄榄石晶体结
构,这说明少量的金属掺杂在晶格中大多是以固溶体形式存在,并没有影响到
LiFePO4/C的橄榄石晶体结构;采用LiOH·H2O和LiH2PO4两种锂源合成样品时,
采用LiOH·H2O作为锂源,样品结晶程度更好。
研究焙烧前压片处理,焙烧过程中的焙烧温度,焙烧后处理对材料电化学
性能的影响,结果表明:采用LiH2PO4和LiOH·H2O作为锂源合成样品,、
、1C三个放电倍率下放电,无论是采用哪种锂源,经过压片处理的样品的
放电比容量、循环性能、放电电压、放电平台宽泛度、平坦度等电化学性能参
数均明显优于未经过压片处理的样品;采用LiH2PO4作为锂源,经过720℃、750℃
和780℃,、、1C三个放电
倍率下放电,焙烧温度为780℃合成的样品的电化学性能上占有明显的优势:在
、,依次放电比容量为129mAh·g-1 、126mAh·g-1 、
112mAh·g-1;焙烧后的过筛处理工艺条件(200目过筛处理和400目过筛处理)对