碳包覆磷酸铁锂薄膜和多层结构磷酸铁锂介晶材料的制备及电化学性能的分析.pdf

答辩委员会主席主:W论文答辩日期竺生主:碳包覆磷酸铁锂薄膜与多层结构磷酸铁锂介晶材料的制备及其电化学性能研究博士学位论文作者姓名:周南学科专业:应用化学学院怠⑺:化学化工学院指导教师:刘又年教授中图分类号学校代码上,中南大学年疌觥’●●·’
日期:丝年上月鳌剖学位论文版权使用授权书原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名:本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
摘要益增大。针对磷酸铁锂正极材料本身电导率低下的问题,对高能量高磷酸铁锂P乱淮胱拥绯刂凶钍芄刈⒌恼ú料。随着小型电子电器、医疗器件以及大型存储设备、电动汽车等的快速发展,对微型锂离子薄膜电池和大型锂离子高功率电池的需求日功率的磷酸铁锂加碳薄膜和大面积多孔隙的磷酸铁锂介晶材料进行了制备与研究。使用液相法制得的磷酸铁锂薄片晶体为原材料,通过滴落涂布法制备了高容量可调控的碳包覆∧ぁK票∧さ暮穸取⑻己量、形貌以及组成原材料等均可以简单的通过更改滴落量、蔗糖水溶液的浓度和原材料的品种以及形貌来进行调控。薄膜中蔗糖热分解后生成的碳不仅作为导电剂而存在,也是保证锂离子电池薄膜材料稳定的至关重要的粘合剂,且对该薄膜材料的表观形貌、微观结构以及电化学性能有极大的影响。通过滴落涂布法制备的碳包覆疌薄膜材料可以直接装入电池使用,摒弃了传统方法中与导电剂和粘合剂混合的预处理过程。此滴落涂布法的优点在于:首先,蔗糖水溶液能够防止磷酸铁锂薄片材料的二次团聚,起到了很好的分散作用;其次,高温煅烧后,蔗糖热分解生成的碳能够均匀的包覆在磷酸铁锂薄片表面,形成了良好的导电包覆层;最后,多余的碳将已被均匀包覆的磷酸铁锂薄片材料互相连接起来,形成优良的导电网络结构,并将整个薄膜牢牢地固定在钛箔基体上面,完全摒弃了传统工艺中粘结剂的加入和使用。对不同碳含量的疌薄膜材料的电化学性能进行了研究,优化碳含量的最佳配比。所制得的碳包覆胱颖∧电池表现出了优异的锂离子脱嵌能力以及卓越的循环稳定性能,特别适合高能量高功率的锂离子薄膜微电池。此种种优异的电化学性能,都必须归功于该碳包覆∧げ牧系亩嗫捉峁埂⒏弑缺砻婊超薄的活性材料以及均匀的包覆碳层和导电网络。在不使用任何添加剂或模板的情况下,采用溶剂热法成功制备了三维自组装分层结构的榫Р牧稀2煌掷嗪筒煌壤幕合溶剂被用作溶剂热法合成的反应媒介,并通过改变混合溶剂的比例和反应物浓度,得到了由不同尺寸和形貌的磷酸铁锂微小结晶单元自组装而成的不同结构形状的榫Р牧稀Q芯苛嘶旌先芗炼榫Р牧闲蚊埠徒峋Ф鹊挠跋欤⑾只旌先芗猎贚介周南博士学位论文
层结构使得材料本身具有较高的孔隙率和较大的比表面积,加上良好晶材料的合成与制备中起到了决定性作用并对榫Р牧系形貌和组成单元的形成有至关重要的影响,不同比例的混合溶剂可以制得不同组成单元和不同形貌的榫Р牧稀6匝屏遄春突ㄗ榫Р牧系男纬苫硌芯勘砻鳎琇介晶材料的形成可能遵循两个步骤:晶体的成核生长以及⑿〗峋单元的形成;由晶体向褰形锵嘧1洳樗着榫⑶虻淖宰樽肮蹋蛔詈蟮玫接纱肯郘微小晶体组成的榫Р牧稀Mü员炔煌蚊睱介晶材料的电化学性能,得出,介晶微球颗粒和组成单元的尺寸在低倍率条件下对材料电化学性能有较大影响,但高倍率条件下影响不大。可以对所制得的榫Р牧辖性坏嫉缣疾惆玻埠螅琇介晶材料的电化学性能有显著提高。在堵氏拢屏遄碙与疌介晶材料分别给出了。母叻电比容量;而花状隠/榫Р牧戏直鸶隽。と的高放电比容量。榫Р牧暇哂械姆结晶的纳米尺寸的组成单元,能够有效降低锂离子迁徙和转移的路径,从而有利于电化学性能的提高。关键词:磷酸铁锂;滴落涂布;锂离子电池;正极材料;溶剂热合成;介晶材料周南博士学位论文摘要
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目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..锂离子电池的简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯