化学气相沉积原位合成.docx

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1、化学气相沉积原位合成LiFePO4/CNF和LiFePO4/CNT正极材料LiFePO4/CNFandLiFePO4/CNTcathodematerialfabricatedbyin-Situchemicalvapordeposition精华版一摘要本论文在制备LiFePO4过程中，通过化学气相沉积(CVD)法原位将碳纳米纤维(CNF)或碳纳米管(CNT)引入体系中，来实现提高LiFePO4电化学性能的目的。LiFePO4/CNF复合材料合成方法结合了高温固相反应和化学气相沉积法，将磷酸亚铁锂预烧后粉体掺入催化剂，乙醇、环己烷作为CNF生长的碳源LiFePO4/CNT复合材料同样采用化

2、学气相沉积法，以乙烯作碳源，在磷酸亚铁锂颗粒表面生长出一层直径约30nm的CNT1，高温固相法合成磷酸亚铁锂高温固相法的传统工艺是采用碳酸锂、氢氧化锂或磷酸锂作为锂源，铁源采用乙酸亚铁、乙二酸亚铁、磷酸亚铁等，磷源采用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵，按化学比例配料后球磨均匀混合，在惰性气体环境中400oC-800oC进行高温反应合成。目前高温固相法主要分为两类，第二种是以三价铁盐作铁源如氧化铁，利用碳在高温下的还原性将Fe3+还原成Fe2+，并于锂源和磷源结合，最终反应合成磷酸亚铁锂。加入的碳还可抑制颗粒在煅烧过程中的长大，提升材料的导电性。该方法可一步合成，工艺简单2碳纳米管的制备P10目前

3、常用的碳纳米管主要合成方法有电弧法(ArcDischargeMethod)、激光蒸发法(LaserVaporizationMethod)和化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition)等。而CVD法以设备简易，易于实现工业化连续生产等成为我们实验制备CNT的优选方法。CVD法制备碳纳米管过程是将碳源，如C2H4、CH4、乙醇等[30-33]，在一定温度下，通过过渡金属催化剂作用，使碳源分解成碳原子并沉积形成碳纳米管。CVD法按催化剂的加入方式可分为基体法、喷淋法和流动催化法(或浮动法)。影响CVD法制备碳纳米管的参数主要有碳源的选择和催化剂体系的选择。文献中报道的可制

4、备碳纳米管的碳源有很多，包括甲烷、乙烯、乙炔、乙醇、苯、甲苯、环己烷、CO气体等。用于CVD法的催化剂粉末体系分为催化剂金属和催化剂载体两部分。催化剂元素选择较多的是过渡金属Fe、Cu、Co、Ni、Cr、V、Mo、La、Pt、Y、Si等。而载体一般用多孔粉末如MgO、SiO2、Al2O3、CaO、TiO2和ZrO2等做催化剂载体，目的在于均匀分散金属催化剂颗粒，阻止催化剂在高温下团聚，保证催化剂的催化活性[29]。3课题的提出及研究内容我们综合分析磷酸亚铁锂的和碳纳米管(CNT)的合成条件，采用高温固相法制备磷酸亚铁锂，并在预烧后的粉末中掺入催化剂，在磷酸亚铁锂合成过程中加入CVD进程

5、，实现磷酸亚铁锂原位复合CNT。考虑到磷酸亚铁锂的合成温度条件，采用环己烷、乙烯等分解温度较低的碳源，采用Fe、Ni催化剂，制备LiFePO4/CNF、复合材料。并研究催化剂种类、催化剂含量、沉积气氛等因素对产物的影响，并研究其电池性能。二，实验过程表2-1实验原料Table2-1Chemicalreagentsinexperiments原料名称化学式生产厂家规格纯度磷酸二氢锂LiH2PO4天津市光复精细化工研究所分析纯氧化铁Fe2O3天津市化学试剂六厂三分厂分析纯蔗糖C12H22O11天津博迪化工股份有限公司分析纯碳酸镍Li2CO3·2Ni(OH)2·4H2O天津市光复精细化工研究所

6、分析纯醋酸镍Ni(CH3COO)2·4H2O天津市光复精细化工研究所分析纯无水乙醇CH3CH2OH天津市光复科技发展有限公司分析纯环己烷C6H12天津市光复科技发展有限公司分析纯氩气Ar安兴工业气体有限公司纯氩氢气H2安兴工业气体有限公司纯氢钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O天津市光复科技发展有限公司分析纯金属锂Li北京有色金属研究院电池纯表2-2主要实验仪器Table2-2Mainapparatusforexperiments仪器名称型号厂家电子天平JA1003上海精密科学仪器有限公司微粒球磨机DH48S型中国欣灵电器股份有限公司玛瑙研钵——辽宁省玛瑙工艺厂超声波振荡清洗器SH

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