LiFePO4的碳包覆优化和中试研究

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1、坠＆坠；鲍毯鱼覆垡丝塑主达班塞⑧论文作者签名：压螭指导教师签名：一论文评阅人1：隆名诬室评阅人2：隆名透室评阅人3：隆名迁宣评阅人4：隆名迁宣评阅人5：隆名证吏答辩委员会主席：王建明熬援逝江太堂丝堂丕委员1：韭耋攫塾援浙江太堂挝抖丕委员2：途江垩塾援洒江太堂挝料丕委员3：赵堑基熬援堑江太堂挝魁丕委员4：韭塞魁熬援堑江王些太堂委员5．．墓克!!!垒数援回渣太堂挝料丕委员6：医里搓数援逝江态堂丝堂丕andPilotplanttest⑧Author’Ssignature：一‘■oSupervisor7Ssignature：ExtemalReviewer

2、s：ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefence：鱼』2丝Q!!独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。据我所知，除了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，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：／≥归娟签字日期：。。‘，年6月孑日学位论文版权使

3、用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝望盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：冷t娟签字日期：莎9l～年1月妒日日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导电话：邮编：名引雠眸稳签摘要摘要橄榄石型磷酸亚铁锂作为锂离子电池正极材料具有较高的比容量，良好的循环稳定性，可靠的安全性以及低廉的价格等特征成为目

4、前学术界和产业界共同关注的焦点。本文从实用性的角度出发，以改善材料的碳包覆性能和电化学性能为目的，从固相合成和液相制备两个方向讨论了优化碳包覆及其对材料电化学性能的影响。同时，进行了磷酸亚铁锂的10公斤级中试项目研究和100公斤级的小批量生产试验，摸索了各工艺条件对产物物理特性和电化学性能的影响。首先研究了二茂铁在一步固相法制备磷酸亚铁锂的过程中对碳包覆的优化效果。实验发现，二茂铁可以在碳包覆的过程中起催化剂的作用，使包覆碳的石墨化程度提高，从而改善材料的电化学性能。二茂铁对热解温度更高的碳源聚丙烯有着更好的催化效果，产物的电导率和电化学性能都得

5、到了很大的提高。基于二茂铁高温分解出纳米Fe对碳的催化效果，考虑直接使用前驱体中本身的Fe203作为催化剂，分析其在高温下对碳包覆的催化作用。以乙炔气体作为碳源和还原性气氛，采用化学气相沉积的方式来对LiFeP04进行包碳。实验发现，不同的原料体系在特定的条件下，都能得到LiFeP04与碳纤维的复合材料。碳纤维的生长与磷酸铁锂的生长是竞争关系。如果前驱体各组分的活性较高，则倾向于生成LiFeP04，Fe203没有机会催化碳纤维的生成。因此需要针对不同的前驱体设置不同的气氛通入机制和加热机制。而碳纤维的生长会消耗部分Fe203，因此需控制碳纤维的含

6、量。同时，我们发现，高温下沉积的碳除了碳纤维外，还有大量无定形态的碳，这些无定形态碳容易在颗粒表面形成连续致密的碳膜，影响锂离子在颗粒表面的迁移，造成充放电过程中的极化。因此有必要合理控制CVD的条件，使碳纤维和无定形碳的比例达到最佳，在提高材料电导率的同时，尽量降低碳含量，提高材料的比容量和能量密度。通过共沉淀法制备磷酸铁锂与石墨烯的复合材料。实验发现，复合材料的电化学性能受制于磷酸亚铁锂本身的结晶完整性和包覆碳的电导率。前者可以通过延长共沉淀的时间来改善，而后者可以通过升高热处理的温度来改善。提高材料本身的结晶完整性可以提高小倍率充放电时的比

7、容量，而改善包覆碳的电导率则可以改善材料在大倍率下的比容量。通过对中试过程由小到大整个过程的摸索，掌握了一步法制备磷酸亚铁锂的工艺中各参数对产物的物相、形貌和电化学性能的影响。湿法球磨可以获得分散均匀的前驱体；合适的喷雾干燥温度可以避免二次颗粒的过分团聚，控制粉末的粒径分布；焙烧过程中合理的升温制度需要考虑前驱体的热分解特性，摘要及时除水可以有效的降低炉膛的氧化性气氛，保证产物的纯度。还可以在原料中添加适量的聚合物碳源，双重碳源既能增加炉膛的还原性气氛，又能改善材料碳包覆的均匀性。对产物的适当球磨或者糅合处理可以有效地改善产品的加工性能。最终，我

8、们在10公斤级中试中和100公斤级小规模试生产中都获得了性能良好的实用的磷酸亚铁锂正极材料，圆满完成了中试试验。关键词：LiFeP04催