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《鐵基磷酸鹽納米正極材料的制備及其儲(chǔ)鋰_鈉性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼10530學(xué)號201510141477分類號O646密級公開碩士學(xué)位論文鐵基磷酸鹽納米正極材料的制備及其儲(chǔ)鋰/鈉性能研究學(xué)位申請人張媛媛指導(dǎo)教師舒洪波副教授學(xué)院名稱化學(xué)學(xué)院學(xué)科專業(yè)化學(xué)研究方向物理化學(xué)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(diǎn)，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(dǎo)率較低及離子擴(kuò)散速度較慢等問題，限制了其工業(yè)化應(yīng)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(fù)合構(gòu)筑碗狀結(jié)構(gòu)的方法，改善材料導(dǎo)電性，從而提高材料的電化學(xué)性能
3、。通過一種與化學(xué)誘導(dǎo)沉淀相結(jié)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(yù)燒溫度、煅燒時(shí)間和溫度對材料純度和電化學(xué)性能的影響。對最佳條件下得到的材料進(jìn)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(yīng)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?dú)w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(shí)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(xué)動(dòng)力學(xué)。+為進(jìn)一步改善LiFePO4F的電化學(xué)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(fù)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(xué)性能。在0.1C下-1-1首次放電比容量高達(dá)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(dá)96.1%，顯著高于純LiFePO4F的電化學(xué)性能。因此Ag修飾可以明顯提高該材料的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)而提高該材料的電化學(xué)性能。設(shè)計(jì)并構(gòu)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(jìn)行包覆交聯(lián)，進(jìn)一步熱還原得到該材料，在儲(chǔ)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(jié)構(gòu)即保留了中空結(jié)構(gòu)的所有優(yōu)點(diǎn)，又增加了體積密度，同時(shí)還原氧化石墨烯rGO可以
6、快速實(shí)現(xiàn)容量響應(yīng)，在大電流的充放電條件下起到了“緩沖”的作用。因此這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠大大提高FePO4的電子導(dǎo)電性，使其在儲(chǔ)鋰/鈉方面都具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。關(guān)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(xué)性能IAbstractBecauseoftheadvantagesofgoodsafetyandlowcost,iron-basedphosphatematerialsareusefulascathodematerialsforbatteries.However,theproblemoflowintrinsiccond
7、uctivityandslowdiffusionofions,limitstheirindustrialapplications.Inthispaper,LiFePO4FandFePO4twokindsofiron-basedphosphateasthemainresearchobject.Inordertoimprovetheconductivityofthematerial,bymeansoftheparticlenano-sphericalization,Agnanoparticlessurfacemodificationandthec
8、ompositestructureofthebowl-shapedstructurewithcarbon,toimprovetheirtheelectrochemi
