文档介绍：申请上海交通大学工学硕士学位论文

聚吡咯包覆的磷酸铁锂正极材料制备及性能研究

学校: 上海交通大学
院系: 化学与化工学院
班级: B0711092
学号: 1071109059
工程硕士生:杨扬
工程领域: 化学工程
导师: 廖小珍(副教授)

上海交通大学化学与化工学院
2009 年 12 月
A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for
Master Degree of Engineering

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF
LiFePO4/C-POSITES FOR LITHIUM ION
BATTERIES

Author:Yang Yang
Specialty: Chemical Engineering
Advisor : Prof. Xiao-Zhen Liao

Department of Chemistry and Chemical Engineering
Shanghai Jiao Tong University
Shanghai,
Dec, 2009
上海交通大学硕士学位论文摘要
聚吡咯包覆的磷酸铁锂正极材料制备及性能研究

摘要
聚吡咯(PPy)是一种典型的导电高分子材料,具有良好的导电性、
可逆的电化学氧化还原特性,及较强的电荷贮存能力,在空气和水中
稳定性较好,其本身是一种理想的聚合物二次电池的正极材料。近年
来有研究小组将PPy包覆在各种锂二次电池的正负极材料上以提高材
料的电化学性能。本文采用化学液相法、化学气相法将PPy氧化聚合
包覆在磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料颗粒表面,制备出性能优越的
LiFePO4/C-PPy复合材料,并对其电化学性能进行系统的研究。
通过液相法、气相法制备出LiFePO4/C-PPy复合材料,并通过透
射电镜(TEM), 热失重分析(TGA), 及红外光谱(FT-IR)等分析技术表
征了LiFePO4/C材料与LiFePO4/C-PPy材料的组成及结构形态,用四探
针测试了材料的电导率;运用恒电流充放电、交流阻抗、扫描电子显
微镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)等手段对正极材料电化
学性能和高温的稳定性进行测试,研究PPy在材料中的作用机理。
液相法制备出的LiFePO4/C–PPy-Chem电极和气相法制备出的
LiFePO4/C–PPy-CVD电极在各个倍率下的比容量分别为 145(1C),
138(2C), 132(5C), 123(10C), 115mAh/g(20C) 和 145(1C), 133(2C),
118(5C), 108(10C), 80mAh/g(20C), 倍率性能都要远远优于未包覆的
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上海交通大学硕士学位论文摘要
LiFePO4/C电极 150(1C), 147(2C), 127(5C), 60(8C)。
此外LiFePO4/C–PPy-Chem材料和LiFePO4/C–PPy-CVD材料都表
现出优异的高温循环稳定性,通过研究发现,包覆在LiFePO4颗粒表
面的PPy可以抑制高温下电极与电解液副反应发生,抑制铁的溶解,
从而使材料在高温下具备良好的稳定循环性。
最后比较了吡咯单体聚合过程中氧化剂和掺杂剂的组合对合成
PPy 性能的影响,通过测试发现,在聚合过程中对甲苯磺酸铁既可以
作为氧化剂又同时可以作为掺杂剂,使合成 PPy 的掺杂离子为单一的
对甲苯磺酸根,避免了采用传统氯化铁作为氧化剂时氯离子掺杂的影
响。因此,用对甲苯磺酸铁所合成材料性能要优于采用传统的氯化铁
与对甲苯磺酸钠组合制备出的材料。

关键词:锂离子电池、正极材料、磷酸铁锂、聚吡咯、对甲苯磺酸铁

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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF
LiFePO4/C-POSITES FOR LITHIUM ION
BATTERIES

ABSTRACT
PolyPyrrole(PPy) is one of the typical conducting Polymers. It can
be used as cathode of lithium secondary ba