自组装制备纳—微结构磷酸铁锂及其电化学性能研究

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1、万方数据中图分类号UDC0646540硕士学位论文学校代码!Q§3三密级公开自组装制备纳一微结构磷酸铁锂及其电化学性能研究Self-assemblednano—microstructureLiFeP04anditselectrochemicalperformace作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：龚美丽化学有机化学化学化工学院唐新村论文答辩日期塑望：妄：丝答辩委员会主席中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，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

2、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教育机构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。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：笙蓥盘＼、学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印

3、、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：熊塞亟日期：迦!生年』月堕Et导师签名：日期：丝年』月旦日万方数据硕士学位论文自组装制备纳一微结构磷酸铁锂及其电化学性能研究摘要：橄榄石结构磷酸铁锂(LiFeP04)因其循环性能好、安全性高、价格低廉被认为最有希望应用于电动汽车等大功率设备的锂离子电池正极材料之一。但是LiFePO。较低的电子电导率和锂离子扩散系数，使得其高倍率充放电性能较差，且LiFeP04的振实密度较低，不能满足动力电池对正极材料体积比容量的要求。针对上述提出的问题，本文进行了以下研究工作

4、：(1)以乙二醇为溶剂，尿素为添加剂，采用溶剂热法合成了LiFeP04。运用XRD，SEM，TEM等测试表征手段，对产物的晶体结构和微观结构进行表征。详细探讨了反应温度以及尿素的加入量对产物形貌和结构的影响。同时运用恒流充放电测试方法对制备得到的产物的电化学性能进行研究。结果表明：以乙二醇为溶剂，尿素为添加剂，反应得到的LiFeP04为花状纳一微分级结构，由厚度约为20nm的薄片叠加而成，并具有开放多孔的特性。这种结构的电极材料，不仅有利于电解液的渗透，同时其振实密度相对于纳米结构的材料有较大提高，达到1．2g·cm～。对花状结构Li

5、FeP04进行恒流充放电测试，结果表明在0．1C、O．2C、1C和2C的放电倍率下，其放电容量分别为152mAhg-‘、134mAhg～、118mAhgJ和104mAhg一，并且在2C倍率时放电平台仍然保持在3．3v左右。(2)通过简单易行的低温溶剂热法合成了由纳米片自组装而成的具有纳一微分级结构的球形LiFeP04，其粒径分布在14um左右，由厚度约为20nm的薄片按一定的方式紧密组装而成。这种分级结构的球形LiFeP04振实密度为1．4g·cm～。利用XRD、SEM、TEM、BET比表面积测试仪、拉曼光谱等分析测试手段，对其结构进

6、行表征。考察了在制备过程中，尿素和柠檬酸的加入对纳米片的形成和分级结构的组装的作用，并且结合时间单因素实验的结果，提出了弧面自组装机理。对球形结构LiFeP04进行恒流充放电测试，结果表明其0．1C放电倍率下放电容量达到158mAhg～，在2C放电倍率的容量为103mAhg～，并且在各个倍率下都具有较好的循环性能。万方数据硕士学位论文关键词：正极材料，溶剂热，纳一微结构，磷酸铁锂，弧面自组装机理分类号：万方数据硕士学位论文ABSTRACTSelf-assemblednano．microstructureLiFeP04anditsele

7、ctrochemicalperformaceABSTRACT：OlivineLiFeP04iSacknowledgedtobethemostpromisingcathodematerialforpowerbatteriesinelectricvehicles(EVs)becauseofitsbrilliantcyclingperformance，hightheoreticalcapacityandnon．toxicity．HowevertheprocessofitscommercializationiSlimitedtothelOWe

8、lectricalconductivityandlOWtap—density,whichcan’tmeettherequirementofpowercell．Focusingontheaboveproblems，west