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摘要本实验以二水磷酸铁、氢氧化锂为原料，将原料经球磨，得到纳米级的球磨浆料，在浆料中加入蔗糖作为还原剂，然后经水热合成后进行喷雾干燥得到球状的锂离子电池正极材料LiFePO4。实验探究了合成条件中锂离子浓度，碳浓度，反应时间等因素对粉体纯度，形貌和尺寸的影响。对制备的LiFePO4粉末使用XRD、SEM进行表征。电化学结果表明，在0.2C的倍率下，首次充电比容量为168.2mAh/g，首次放电比容量为158.3mAh/g。由此表明，上述合成方法所得的锂离子电池正极材料磷酸铁锂具有良好的电化学特性，且使用廉价的三价铁为铁源降低了抗氧化成本，制备工艺简单，有利于工业化生产。38710
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毕业论文关键词: 磷酸铁锂；水热合成；球磨；高温真空煅烧；含碳量；材料表征
Novel synthetic methods of lithium iron phosphate
Abstract
In this experiment, The LiFePO4 microstructures were prepared by hydrothermal method. The raw materials hydrated iron phosphate and lithium hydroxide were ground for several hours by wet ball-milling in water solution. Finally, a stable suspension was formed. After added sucrose, the resulting suspension was transferred into the hydrothermal reactor. The LiFePO4 microstructures were characterized by XRD and SEM. Electrochemical tests of the charge-discharge process show at the rate of 0.2C, the first charge capacity of more than 168.2mAh / g, initial discharge capacity of 158.3mAh / g. It is suggested that the resulting synthesis of lithium ion battery cathode material lithium iron phosphate has good electrochemical properties, and used cheap ferric as raw materials can reduce antioxidant cost, also simple preparation process made LiFePO4 easily to industrial production.
Keywords: Lithium iron phosphate; hydrothermal synthesis; milling temperature, vacuum calcination; carbon content, material characterization
目录
1绪论 3
1.1锂离子电池简介 3
1.1.1 锂离子电池的发展历史 3
1.1.2锂离子电池的原理及用途 4
1.1.3 锂离子电池组成 5
1.1.4正极材料-磷酸铁锂正极材料的结构和及其特点 5
1.1.5 负极材料 6
1.1.6 电解液 7
1.1.7 隔膜 7
1.2 课题内容 7
1.2.1 课题研究的目的和意义 7
1.2.2课题研究的内容 8
1.2.3水热合成法简介 9
2 实验部分 9
2.1 药品的选用 9
2.2 仪器和设备 10
2.3 工艺优化 11
2.3.1 反应釜温度的影响 11
2.3.2 LiOH浓度对反应结果的影响 12
2.3.3 水热反应对结果的影响 12
2.3.4 碳含量对反应结果的影响 12
2.4 实验流程 12
2.4.1制备高纯度的球型多孔磷酸铁锂材料 12
2.4.2 正极片的制备 13
2.4.3 电池装配 14
3 结果与讨论 14
3.1 水热反应温度的影响 14
3.2 高温碳热还原法制备的磷酸铁锂 15
3.3 锂离子浓度的影响 17
3.4碳含量对LiFePO4电池电化学性能的影响 18
4 结论 20
致谢 21
参考文献 22
1绪论
近年来，由于石油危机日益严重，全球的石油储量仅仅能够人类再使用大约50年。从目前的消费渠道来看，各类汽车是石油消耗的主要方面，占石油消耗量的40％左右。同时，汽车燃油排放的有害气体，严重污染了人类的生存环境。全球大气污染42％来自于交通车辆的排放。为此，世界各国对发展电动汽车和混合动力汽车非常重视，用电池驱动汽车成为了汽车行业的一个共识。