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《鐵基磷酸鹽納米正極材料的制備及其儲鋰_鈉性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、學校代碼10530學號201510141477分類號O646密級公開碩士學位論文鐵基磷酸鹽納米正極材料的制備及其儲鋰/鈉性能研究學位申請人張媛媛指導教師舒洪波副教授學院名稱化學學院學科專業(yè)化學研究方向物理化學二○一八年六月StudyonSynthesisandPerformanceofIron-basedphosphateasCathodematerialsforLithium/Sodium-ionStorageCandidateYuanyuanZhangSupervisorProf.HongboShuCollegeChemistryProg
2、ramChemistrySpecializationPhysicalChemistryDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune2018摘要鐵基磷酸鹽材料由于其安全性好、成本低廉等優(yōu)點，作為電池正極材料是很有發(fā)展前景的。然而，由于該類材料的本征電導率較低及離子擴散速度較慢等問題，限制了其工業(yè)化應用。本文以LiFePO4F和FePO4兩種鐵基磷酸鹽為主要研究對象，通過顆粒納米球形化、納米Ag粒子表面修飾以及與碳復合構筑碗狀結構的方法，改善材料導電性，從而提高材料的電化學性能
3、。通過一種與化學誘導沉淀相結合的固相法，合成了具有高純度的類球型LiFePO4F正極材料，探討了預燒溫度、煅燒時間和溫度對材料純度和電化學性能的影響。對最佳條件下得到的材料進行測試，循環(huán)伏安曲線表明，氧化還原峰2+3+(3.09V/2.61V)對應Li2FePO4F/LiFePO4F兩相轉(zhuǎn)變中的Fe/Fe氧化還原電對。-1該材料在0.5C下的初始放電比容量為110.2mAhg,200次循環(huán)后容量保持率為94.4%。其優(yōu)異的循環(huán)性能主要歸功于高的純度和均勻的納米球形貌，這種形貌可以縮短離子和電子的傳輸距離，同時還能增大材料與電解液之間的接觸面積
4、，從而提高該材料的電化學動力學。+為進一步改善LiFePO4F的電化學性能，通過沉淀法原位還原Ag，合成了納米Ag粒子修飾的LiFePO4F納米球復合材料。約10nm的Ag納米粒子原位生長在LiFePO4F納米球表面，經(jīng)測試該材料具有良好的電化學性能。在0.1C下-1-1首次放電比容量高達148.7mAhg，0.5C下首次放電比容量為120.3mAhg，循環(huán)300次后，比容量保持率高達96.1%，顯著高于純LiFePO4F的電化學性能。因此Ag修飾可以明顯提高該材料的電子電導率和鋰離子擴散系數(shù)，進而提高該材料的電化學性能。設計并構建了碗狀Fe
5、PO4@MCHB/rGO，通過在介孔空心碳球MCHS上生長FePO4納米顆粒得到FePO4@MCHB(空心碳碗)，然后用氧化石墨烯GO進行包覆交聯(lián)，進一步熱還原得到該材料，在儲鋰/鈉的倍率性能和循環(huán)性能均優(yōu)于FePO4@MCHB和純FePO4材料。鈉離子電池中1C下放電比容量為122.4mAh-1-1g，1000次循環(huán)后仍有93.5mAhg。鋰離子電池中1C下放電比容量為119.6-1-1mAhg，1000次循環(huán)后仍有107.8mAhg，展示了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。碗狀結構即保留了中空結構的所有優(yōu)點，又增加了體積密度，同時還原氧化石墨烯rGO可以
6、快速實現(xiàn)容量響應，在大電流的充放電條件下起到了“緩沖”的作用。因此這種獨特的結構設計，能夠大大提高FePO4的電子導電性，使其在儲鋰/鈉方面都具有優(yōu)異的電化學性能。關鍵詞：鋰離子電池；鈉離子電池；鐵基磷酸鹽；納米正極材料；電化學性能IAbstractBecauseoftheadvantagesofgoodsafetyandlowcost,iron-basedphosphatematerialsareusefulascathodematerialsforbatteries.However,theproblemoflowintrinsiccond
7、uctivityandslowdiffusionofions,limitstheirindustrialapplications.Inthispaper,LiFePO4FandFePO4twokindsofiron-basedphosphateasthemainresearchobject.Inordertoimprovetheconductivityofthematerial,bymeansoftheparticlenano-sphericalization,Agnanoparticlessurfacemodificationandthec
8、ompositestructureofthebowl-shapedstructurewithcarbon,toimprovetheirtheelectrochemi
