高性能锂电池材料合成及性能研究.pdf

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1、目录mmˈAbstractˈIIfhˈ1.1弓唁ˈ1.2锂离子电池概述ˈ1.3锂离子电池正极材料介绍ˈ21.4LiFeP(Vtt质及合成方法介绍ˈ41.4.1正极材料LiFeP04简介及结构特征ˈ41.4.2LiFeP04的主要制备方法ˈ51.4.3影响LiFeP04性能的几个重要因素ˈ71.5四氧化三钴作为一种超级电容器材料的应用介绍ˈ111.6石墨稀的制备及应用进展介绍ˈ121.6.1石墨烯的一些基本性能ˈ121.6.2石墨烯的制备方法ˈ121.6.3石墨烯在锂离子电池方面的应用进展ˈ131.7本

2、文的研宄思路ˈ14第二章实验部分ˈ2.1实验试剂与仪器介绍ˈ2.1.1实验试剂ˈ2.1.2实验仪器ˈ2.2材料的物理性能测试ˈ2.2.1X射线粉末衍射分析ˈ2.2.2拉曼光谱ˈ2.2.3X射线光电子能谱分析....2.2.4电感耦合等离子体发射光谱2.2.5扫描电子显微镜ˈ2.2.6透射电子显微镜ˈ2.2.7高分辨率透射电子显微镜..2.2.8原卞力显微镜ˈ2.3材料的电化学性能测试ˈ2.3.1扣式锂半电池的组装ˈ2.3.2恒流循环充放电测试ˈ2.3.3循环伏安测试ˈ2.3.4电化学交流阻抗测试ˈ2.

3、4原料的合成方法ˈ202.4.1氧化石墨的制备介绍ˈ202.4.2石墨烯的制备介绍ˈ20第三章石墨烯包覆磷酸铁锂的电化学性能研宄ˈ213.1弓丨1ˈˈ213.2实验方案设计和分析ˈ223.3实验结果与讨论ˈ243.4实验总结ˈ33第四章碳包覆四氧化三钴/石墨烯的合成研究ˈ354.1弓丨*ˈ354.2实验过程设计与分析ˈ354.3实验结果与讨论ˈ354.4本章小结ˈ39第五章总结ˈ41ˈ42酬ˈ49硕士期间发表的学术文章ˈ51高性能锂电池材料合成及性能研宄摘要石墨烯特殊的结构赋予了其一系列优异的力学、热

4、学和电学性能，其很高的电子迁移速率、超大的比表面积、独特的电子转移机理和一些电化学反应催化效果可以为锂离子电池提供广泛的应用。橄榄石结构的LiFeP04具有较高的比容量和安全性能，良好的循环性能及环境友好等特点，目前是一种非常热门的动力锂电池正极材料。然而由于LiFeP04的电子导电性不佳，且锂离子在LiFeP04本体中传输速率很低，因此影响了这种材料在较大电流密度下的表现。本文利用溶剂热法制备了C-LiFeP04/石墨烯复合材料，电化学测试表明这种正极材料性能理想，特别在高倍率下循环性能优异。这主要

5、是由于石墨烯能和热解碳充分发挥协同作用，其中石墨烯能为1^?#04提供离子传输通道，因此在提高LiFeP04导电性的同时也能促进锂离子在体系中快速迀移。Co304作为一种新型的超级电容器材料，具有高比电容及良好的循环性能，但是导电性较弱，而且在大电流下材料会出现粉化现象从而丧失使用价值。本文利用了一种新型的水热合成途径得到了以石墨烯为负载的Co304复合材料，并介绍了一种硫酸催化的包碳手段。由于石墨烯的力学强度可以有效延缓Co304的粉化，从而提升其电学性能。由于石墨烯比表面积极大，本实验所有反应均仅

6、加入了极少量的石墨烯即可对本体材料的性能有很大提升，因此对复合材料能量密度影响不大，并且由于成本可控，在生产上亦有可操作性。关键词：锂离子电池；石墨烯；磷酸铁锂；四氧化三钴；溶剂热中图分类号:TM912.9IThesynthesisandmodificationresearchforhigh-performancelithiumionbatteriesmaterialAbstractThespecificstructureofgrapheneshowsmanyadvantagesforanchorin

7、glithiumionbatteriesmaterialinviewofitslargesurfacearea,goodelectricalconductivityandmechanicalstrength.Soitprovidesmany-potentialapplicationintheareaoflithiumionbatteries.01ivine-structuredLiFeP04hasbecomeakindofwidelyusedlithiumionbatteriescathodemate

8、rialduetorelativelyhighspecificcapacity,excellentcycleperformance,goodsafetyandenvironmentalbenignity.However,sincethepoorintrinsicconductivityandlimitationonlithiumiondiffusion,it?sdifficulttoutilizeunderhighcurrentdensity.Toimp