文档介绍：复旦大学硕士学位论文锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究姓名:刘佳丽申请学位级别:硕士专业:物理化学指导教师:余爱水 2010-04-20 摘要橄榄石结构锂离子电池正极材料LiFeP04由于成本较低,原材料丰富,合成工艺简擎,环境友好,比容量较高,循环寿命长等优点,在动力和储畿电池方面有着广阔的市场发展帮应用前景。研究表明,物化性能和微观结构是评价锂离子电池电极材料豹重要依据,本文的切入点即从这嚣方面考虑: (1)结合电化学表征手段研究材料的微观结构。(2)以改善LiFeP04固有低电子电导和低离子电导的物理缺陷为切入点,优优合成条件,从宏观上提高材料的电化学性麓。论文的主要研究内容如下: (1)LiFeP04的水热合成及其微观结构的调控; 通过调控起始溶液的pH值,永热法制备了LiFeP04正极材料。所得材料经 X舳、Raman表征后,发现只有在中性和微碱性条件下才能得到纯榴LiFePO。, 经过Rietveld全谱拟合我们发现材料存在一定鹃化学缺陷,即Li,Fe使的离子空穴和Li/Fe的混撵,而这些缺陷的程度与阻值有密切的关系,随着州值的降低两升高,这与反应过程中的活纯能有关。另外,通过SEM形貌分析,材料的形貌也与起始溶液的pH值密切相关。而后用电化学测试手段进一步将微观结构与宏观性质联系起来,包括充放电测试容量,及EIS对法拉第隧抗进行分析后证明,离子空穴和Li/Fe混杂会对电化学性质产生不利影响,特别是Fe占据Li馕会阻止Li+在LiFePO毒晶格中的一维曲线传播,进而使电化学性能不能得到较好的发挥。(2)纳米尺度碳包覆LiFeP04的制备及电化学性能; 以Fe3+盐为Fe源,在表面活性剂的存在下用沉淀法制备纳米尺寸的FeP04 前躯体。通过对比实验发现,表面活性剂的长链结构利于有效调控沉淀的形貌和大小。用所得纳米FeP04前躯体制备纳米LiFeP04过程中,通过添加碳源的方法制备碳色覆复合材料放而提高材料电子导电性,用XRD、SEM、TEM等手段分析不同煅烧程序对所得LiFeP04/C复合材料物棱、形貌、碳层的影响。我们发现在过高的煅烧温度下,会因为碳较强的还原性而便LiFeP04材料生成杂质楣;同时高温下颗粒的长大和团聚,使碳包覆层被破坏,达不到提高导电性的俸用。只有在合适的煅烧温度下,碳层厚度均匀且致密,LiFePO毒颗粒也不会团聚,不同颗粒之间被碳所连接,可以保证Li+传输过程中获得电子。同时,纳米尺寸LiFeP04 摘要由于颗粒较小,Li+传输路径短,可以同时保证具有较高的电化学循环性能和倍率特性。目前,固相反应仍是制备LiFeP04材料的主要手段,但通过液相反应制各高性能,一致性好的LiFeP04材料将会是一个重要的研究方向。了解材料生成过程中存在的缺陷以及如何调控材料的形貌有有助于拓展LiFeP04的制备手段以及提高它的宏观电化学性能。关键词:锂离子电池;正极材料;LiFeP04;微观结构;碳包覆 Abstract Olivine structured cathode material,LiFeP04,has attracted broad attention due toitsadvantages oflow cost,richsource,environmental benign and higher stability which hasgreatpotential forapplication inpower and storage thatmicrostructure andphysical property characterization are thetwo most important aspects toinfluence theperformance ofthecathode material inlithium ionbatteries. Therefore,our work focused on thesetwoaspects:1)exploring the relationship between themicro structure and electrochemical behaviour ofLiFeP04 material;2) based on theinherent low electronic and ionconductivity ofLiFeP04,improving its cycling ability and ratecapabilitythrough synthesis main points ofthis articleinclude: 1、Preparation