【正文】 指，在充放電過程中，靠鋰離子在電池中 的嵌入和脫出實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的電池。在 1980年， Moli Energy（ Canada）公司商業(yè)化了 LiMoS2正極材料，隨后幾年，以色列的 Taridan研發(fā)了 ，以上的三種電池都是以金屬鋰為負極，有機電解液 LiAsF6組裝的電池。g1（相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池 Pb： 260 Ah但 LiFePO4 材料電子電導(dǎo)率差和鋰離子擴散慢等問題，阻礙了該材料快速成為商品化的電池材料。 迄今為止 ，廣泛研究并且商業(yè)化的鋰離子電池的正極材料主要是金屬氧化物，如：層狀結(jié)構(gòu)的 LiMO2（ M=Co、 Ni、 Mn）和尖晶石結(jié)構(gòu)的 LiMn2O4。 表 四種二次電池的基本性能比較 [2] 電池種類 額定電壓 /V 比能量 /wk 化學(xué)電源又稱電池，是一種將 物質(zhì)的化學(xué)能通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置或系統(tǒng) [1]。 45 參考文獻 43 循環(huán)伏安測試 35 LiFePO4/石墨烯的結(jié)構(gòu)表征 29 倍率測試 26 循環(huán)伏安測試 26 充放電性能 22 循環(huán)伏安測試 22 恒電流 充放電測試 21 電極的制備及實驗電池的組裝 20 X 射線衍射法 19 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV 流變相合成摻雜 Mg 的 LiFePO4材料 19 材料的制備 12 液相法 4 鋰離子電池的正極材料 2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 g1 at C, g1 at C , mAhg1， 5C 倍率 放電比容量為 mAh 以共沉積制備 LiFePO4 材料，并且加入石墨烯作為負載共沉積出的LiFePO4顆粒。g1， 1 C 倍率 放電比容量為 mAh這兩方面的因素制約的 LiFePO4 正極材料的實用化。 學(xué) 號 07101213 密 級 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 液相法制備 磷 酸亞鐵鋰正極材料 及其電化學(xué)性能的研究 院 （系）名 稱： 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 化學(xué)工程與工藝 學(xué) 生 姓 名： 劉鐵峰 指 導(dǎo) 教 師： 陳猛 教授 2020 年 6月 液相法制備磷酸亞鐵鋰正極材料 及其電化學(xué)性能的研究 劉鐵峰 哈爾濱工程大學(xué) 鈦 礦 材 料 上 H2O2 的 電 催 化 還 原 祁璐璐 哈爾濱工程大學(xué) 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 液相法制備磷 酸 亞鐵鋰正極材料 及其電化學(xué)性能的研究 院 （系）：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝 學(xué) 號： 07101213 學(xué)生姓 名：劉鐵峰 指導(dǎo)教 師： 陳猛 教授 2020 年 6 月 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 摘 要 橄欖石結(jié)構(gòu)的 LiFePO4 是近幾年發(fā)展起來的一種鋰離子電池正極材料。但由于 LiFePO4 的電子導(dǎo)電率低和鋰離子擴散速度慢，導(dǎo)致初始容量損失和高倍率放電不佳；以及摻碳后的LiFePO4/ C，其堆密度低，體積能量密度小。 以流變相法 摻雜 Mg 合成出 LiFePO4材料，其 產(chǎn)物 一 級 顆粒 大小為 200nm左右， 團聚不明顯， 二級 結(jié)構(gòu)大小均在 1um 以 下 ； 通過 對 產(chǎn)物 LiFePO4材料的 電化學(xué)性能測試 ， 在 C 倍率 放電比容量為 154 mAhg1， 且 循環(huán)性能較好。g1， 1 C 倍率 放電比容量為 mAh 關(guān)鍵詞 ： 共沉積 ； 流變相；磷酸亞鐵鋰；蔗糖 ； 摻 Mg；石墨烯 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 I ABSTRACT Recently, olivine LiFePO4 appears as an interesting positive electrode material for Liion batteries during several years. Because of its low toxicity, good thermal stability, long cycle life and low cost, this material is believed as the most promising cathode material. But the disadvantages, low electronic conductivity and lithiumion diffusion rate, of LiFePO4 result in the loss of the capacities and poor power at high discharge rate. carbondoped will rise the low bulk density and volume energy density of the LiFePO4 material. Both factors constrained the practical LiFePO4 cathode material. In this paper, the purpose of the paper is to prepare the cathode material LiFePO4 and research its electrochemical properties. Separately, we used the coprecipitation with the ferrous iron and the rheological reaction with ferric iron, added the source for reduction, finally, prepared the LiFePO4 material by sintering. Several technologies for the properties analysis of cathode material: Xray diffraction for cathode material, SEM and TEM for observation of the morphology, the electrochemical tests. The rheological phase method with Mg doped was to prepare the LiFePO4 material. The size of particles is about 200nm and the aggregation is not obvious, the size of the secondary structure is below 1 um. With the electrochemical test, the sample LiFePO4 showed best electrochemical performance, and its initial specific discharge capacity was up to 154 mAhg1 at 10C. Its cycling performance is stable, too. LiFePO4 materials prepared by coprecipitation and was loaded on the graphene, The observation from SEM and TEM to prove that the LiFePO4 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II particles was loaded on the graphene and the size is about 200nm. The key peaks of the samples were proved to LiFePO4 by XRD. The electrochemical properties show that its specific discharge capacity was mAh the rheological phase, lithium iron phosphate, sucrose, Mg doped, graphene 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III 目 錄 第 1 章 緒論 2 鋰電池和鋰離子電池的發(fā)展 3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu) 5 LiCoO2正極材料 8 LiFePO4正極材料 12 固 相法 17 第 2 章 實驗材料與方法 23 第 3 章 流變相法摻雜 Mg 合成 LiFePO4 實驗研究 30 交流阻抗測試 38 LiFePO4/石墨烯的電化學(xué)性能 41 倍率測量 46 致 謝 近年來，隨著信息技術(shù)的持續(xù)革命，電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，大量的電子器件已經(jīng)成為我們生活中的必需品；以及新能源汽車工業(yè)的崛起，其關(guān)鍵的部件在于電池，因此，人類對研發(fā)低成本，環(huán)保，比容量高，安全可靠的新一代能源材料了迫在眉睫。開發(fā)出使用氯化銨電解液的電池 ； 1976 年， Philips Research 的科學(xué)家發(fā)明鎳氫電池 ； 1991 年， Sony 可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)， 化學(xué)電源已經(jīng)走過了200 多年的發(fā)展歷程。鋰離子電池作為新一代二次電池，在短短的幾年當(dāng)中，迅猛發(fā)展，已在 部分領(lǐng)域取代了鉛酸蓄電池，鎳鎘電池和鎳氫電池。 在 1997 年，由 Goodenough 等 [4]人報到了橄欖石結(jié)構(gòu)的 LiFePO4材料能可逆地嵌入和脫出鋰離子，可作為新一代的鋰離子電池的正極材料，就引起了人們的廣泛關(guān)注。 雖然 鋰電池進入人們的視野只有短短 二十余 年，但其發(fā)展迅速，受到電池工業(yè)的極度重視，其原因就是金屬鋰的比容量達到了 3860 Ah 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 3 第一個商業(yè)化的鋰二次電池是由 Exxon Company(USA)公司在 20世紀 80年代研制的 LiTiS2正極材料。 隨后的研究中，人們發(fā)現(xiàn)以金屬鋰作為負極材料的二次電池存在嚴重的安全隱患，以及充放電過程中，金屬鋰易產(chǎn)生枝晶，刺穿隔膜，導(dǎo)致電池短路，電池包覆。 實用鋰離子電池的結(jié)構(gòu)同鎳氫電池等一樣， 如圖 ， 一般包括以下部件：正極、負極、 電解質(zhì) 、隔膜、 正極引線、負極引線、中心端子 、 絕緣材料、安全閥、 PTC（正溫度控制端子）、電池殼 。放電過程則與之相反，即 Li+離開負極晶格，嵌入正極重新形成正極材料。 衡量鋰離子電池正極材料的好壞，大致可以從以下幾個方面進行評估： （ 1）應(yīng)有較高的氧化還原電位，從而使電池有較高的輸出電壓； （ 2）鋰離 子能在正極材料中大量的可逆嵌入 /脫嵌，以使電池有高容量； （ 3）在鋰離子嵌入 /脫嵌過程中，