磷酸铁锂碳复合电极材料及其超级电容器性能研究.pdf

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1、中文摘要本文采用磷酸二氢锂(LiH2P04)和柠檬酸铁(FcC6HsOT)为前驱体，以聚乙烯醇(PVA)为碳源，分别采用成膜法和静电纺丝法制备磷酸铁锂臌(LiFeP04／C)复合电极材料，并以其为正极组装锂离子超级电容器。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗(】巳IS)等方法对复合材料和超级电容器进行表征和测试并进行分析。实验结果表明：碳化温度为650℃、碳化时间为6h时，得到的复合材料和其组装的超级电容器的电化学性能最好；对于成膜法，优化碳化条件后制备的复合电

2、极材料，在碳含量为5％时其电化学性能最好，循环伏安法在0．005V／s扫描速率下测得材料的比电容值为437．1F／g，其组装的超级电容器在1mmcm2的电流密度下比电容值为54．90F／g。优化的单体超级电容器在电解液浓度为5moFL时比电●容值达到最大值，探索了超级电容器的充放电电流密度从2mA／cm2增大到16mmcm2时，超级电容器的比电容、比能量和比功率的联系。对于静电纺丝法制备的电极材料，在碳含量达到5％时获得最好的电化学性能，循环伏安法在0．005V／s扫描速率下测得材料的比电容值为466．2F

3、／g，以其为正极组装的超级电容器也获得了较好的各项电化学性能，在lmA／cm2的电流密度下比电容值为57．12F／g。相比于传统的高温固相法和成膜法，在静电纺丝法制备的LiFePOdC复合电极材料中，碳一部分以包覆的形式覆盖在LiFePO。粒子外表面，另一部分以碳纤维的形式贯穿连接各LiFePOdC粒子，这种结构大大降低了复合材料的内阻，提高复合材料的导电性能，有助于复合材料比电容值的提高。关键词：锂离子电容器；磷酸铁锂；碳包覆；静电纺丝；黑龙江大学硕士学位论文AbstractTwokindsofLiFeP

4、04／CcompositeelectrodematerialswerepreparedwithLiH2P04andFeC6H507astheprecursorsandPVAascarbonsourcebythemembranemethodandelectrospinningmethodrespectively,andthesupercapacitorswereassembledwithLiFeP04／ccompositeelectrodematerialsasanodes．Themorphologyandc

5、rystallizationoftheelectrodematerialsandtheirsupercapacitorswerecharacterizedbySEMandXRD，andtheirelectrochemicalpropertiesweretestedbythemethodofcyclicvoltammetry,galvanostaticcharge-dischargeandimpedancemethod·Theresultsshowthatwhenthecarbonizationtempera

6、tureis650℃andthecarbonizationtimeis6h，thecompositematerialanditssupercapacitorshowthebestelectrochemicalperformances．Thematerialspreparedwiththemembranemethodshowthebestelectrochemicalperformancewhentheircarboncontentis5％．Thatis，thespecificcapacitanceofthe

7、materialis437．1F／gmeasuredbythemethodofcyclicvoltammetryatthescanningrateof0．005Ws，andthespecificcapacitanceofthesupercapacitoris54．90F／gatthecurrentdensityof1mA／cm．Thespecificcapacitanceoftheoptimizedsupercapacitor90tthemaximumvaluewhentheelectrolyteconce

8、ntrationwas5mol／L，exploredtherelationofthespecificcapacitanceandspecificenergyandthespecificpowerofthesupercapacitorwhenthecurrentdensityincreasedform2lI龇m2to16n删cm2．Thematerialspreparedwiththeelectrospirming