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1、FeF3空心多孔微球锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究报告人:奥巴马专业:材料科学与工程导师:科比老师报告时间:2014年5月10日报告内容1选题背景与意义3实验结果与分析4总结与致谢2实验内容与方法2选题背景与意义1能源危机环境污染新能源技术系能源汽车移动电子设备新能源技术风能太阳能潮汐能生物能3电压高3.6~3.9V比能量大100~125Wh·kg-1和240~300Wh·L-1自放电小可快速充电安全性能好无公害无记忆效应循环寿命长500到1000次工作温度范围高-25~45℃锂离子电

2、池特点选题背景与意义14正极反应：LiCoO2====Li1-xCoO2+xLi++xe-负极反应：6C+xLi++xe-===LixC6电池总反应：LiCoO2+C6====Li1-xCoO2+LixC6锂离子电池工作原理chargerecharge…………..OCLi+CoPositiveElectrodeLiCoO2NegaitiveElectrodeC选题背景与意义15正极是锂离子电池的关键组成部分，提供正负极脱嵌和负极材料表面形成SEI膜所需要的锂。正、负极材料的质量比为3:1-4:1

3、，很大程度上决定着电池的性能成本的高低研究和开发高性能正极材料为锂电工业发展的关键所在选题背景与意义16锂钴氧化物LiCoO2锂镍氧化物LiNiO2氧化锰系MnO2、LiMn2O4、LiMnO2磷酸亚铁锂系LiFePO4三元物系LiCoxMnyNi1-x-yO2(o

4、3正极材料8Li+实心结构材料Li+Li+空心结构材料实心结构材料三大缺陷：Li+扩散路径过长材料难以充分反应材料容易产生裂纹甚至粉化空心结构材料三大优势：缩短了Li+扩散路径增大反应接触面积空心结构缓冲体积效应2实验内容与方法9样品制备2实验内容与方法FeF3·0.33H2O实心微球FeF3·0.33H2O空心微球乙醇、HF酸、硝酸铁混合搅拌至无色660℃加热10d后分成两份加热至880℃后随炉冷却，过滤再真空70℃干燥7h880℃加热2h后过滤再真空70℃干燥7h10Fe(NO3)3·9H2

5、OHF溶于异丙醇Fe1.9F4.75·0.95H2Onanocrystallities60℃&10天Fe1.9F4.75·0.95H2Osolidmicrospheres880℃Fe1.9F4.75·0.95H2OporousmicrospheresFe1.9F4.75·0.95H2OhollowmicrospheresFeF3·0.33H2Ohollowmicrospheres770℃干燥搅拌2实验内容与方法11实验表征方法XRDSEMTEMN2吸脱附恒流充放电3实验结果与分析12图3-FeF

6、3·0.33H2O空心多孔微球试样XRD图3实验结果与分析(XRD)JCPDSNO.76-1262正交晶系FeF313Fe1.9F4.75·0.95H2O固体微球SEM图(a、b）；Fe1.9F4.75·0.95H2O空心多孔微球SEM图(c、d)3实验结果与分析(SEM)均匀固体颗粒中空结构14图3-FeF3·0.33H2O空心多孔微球试样TEM图3实验结果与分析(TEM)疏松多孔空心结构15图3-FeF3·0.33H2O空心多孔试样吸附等温线和孔径分布图3实验结果与分析(N2吸脱附)比表面积

7、22.7m2g-1孔容0.118cm3g-1平均孔径5nmIUPAC第Ⅳ类等温线，H3型滞后环16(a)210mAhg-1VS190mAhg-13实验结果与分析(电化学性能)17(c)(b)210、165、124、100、78、57mAhg-1180、114、82、65、52、37mAhg-13实验结果与分析(电化学性能)18(d)3实验结果与分析(电化学性能)1C下45次循环：90mAhg-119小结：采用溶剂热法制备FeF3空心多孔微球试样；结合XRD、SEM、TEM和氮气吸脱附法对样品成分

8、组成、形貌和微结构进行了研究；以恒流充放电对其进行了电化学性能研究。实验结果表明，这种样品不仅具有较大的比表面积，而且空心结构能有效的缓解房地那过程产生的应变，所得样品表现出良好的循环性能和倍率性能。4总结204致谢感谢奥巴马老师的关怀和指导！感谢科比加索尔等学长的指导帮助！感谢所有给与帮助的老师和同学！感谢评委老师的指导和批评指正！21