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锂离子电池正极Li_2FeSiO_4/C纳米复合材料的合成与表征
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毕业论文范文题目:
锂离子电池正极Li_2FeSiO_4/C纳米复合材料的合成与表征
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锂离子电池正极Li_2FeSiO_4/C纳米复合材料的合成与表征
锂离子电池正极Li_2FeSiO_4/C纳米复合材料的合成与表征毕业论文范文介绍开始:
【论文摘要】
:硅酸盐类聚阴离子材料Li_2MSiO_4(Fe、Mn等)由于其潜在的高理论容量、优异的的安全性能、廉价环保的原料来源等突出优势,被认为是锂离子电池领域很有发展潜力的一类新型正极材料。其中最具有代表性的Li_2FeSiO_4材料与LiFePO_4相似,具有电化学循环稳定性高、倍率性能突出、热稳定性好等优点,但材料存在电子电导率与锂离子迁移速率低,结构中第二个锂很难脱出导致高理论容量无法实现等缺点,制约了其在高倍率大容量电极材料制备中的应用。本文分别采用柠檬酸溶胶凝胶法和机械球磨辅助高温固相法,制备了Li_2FeSiO_4/C纳米复合材料,分别研究了不同制备方法下获得(此处忽略..)材料的微观形貌、元素组成及电化学性能,并分析了烧结控制温度和碳含量对不同制备方法下材料微观结构和电化学性能的影响。以乙酸锂CH_3COOLi·2H_2O、柠檬酸铁C_6H_5FeO_7·5H_2O和硅酸四乙酯(C_2H_5O)_4Si为反应物,柠檬酸为络合剂,采用溶胶凝胶法成功制备出了Li_2FeSiO_4材料。优化烧结温度的结果为:在700℃下烧结获得的Li_2FeSiO_4材料性能最好,1/16C下首次放电容量为118.0mAhg~(-1),35次循环后放电容量为79mAhg~(-1),容量保持率为67%。以蔗糖为碳源,溶胶凝胶法制备Li_2FeSiO_4/C复合材料,烧结温度为600℃时制备材料在2.6~2.8V区平台性较好,首次充电容(略..)量为86mAhg~(-1),放电容量为65mAhg~(-1),12次循环后可逆容量衰减到45mAhg~(-1),容量保持率为69%。使用机械球磨法混合,以蔗糖为碳源,分别在烧结温度600℃、650℃、700℃、750℃下高温烧结制备Li_2FeSiO_4/C复合材料。在650℃、700℃下烧结制备的材料,具有纳米微晶颗粒镶嵌在无定形碳中的镶嵌结构,在这种镶嵌结构中无定形碳包裹在纳米微晶颗粒表面构成相互连接的导电网络,大大提高了材料的电子导电性,纳米微晶的尺寸只有十几纳米,有利于缩短锂离子的迁移距离。电化学测试显示,1/10C首次放电容量约为141mAhg~(-1),0.5C充放电首次放电容量约为100mAhg~(-1),50次循环后,放电容量仍保持在90mAhg~(-(此处忽略..)1)左右,1C充放电倍率下首次放电容量60mAhg~(-1),循环20次后增大到80mAhg~(-1),50次循环后放电容量仍保持在70mAhg~(-1)以上。以蔗糖为碳源(按蔗糖碳化率为14%计算)优化碳含量制备Li_2FeSiO_4/C复合正极材料的结果为:添加7.5%碳的Li_2FeSiO_4/C材料(实测碳含量为8.6%),XRD、SEM、TEM研究发现,此时材料的团聚程度最小,具有无定形碳中镶嵌Li_2FeSiO_4纳米微晶的镶嵌结构。电化学性能测试发现,添加7.5%碳的Li_2FeSiO_4/C材料0.1C首次放电容量可达141mAhg~(-1),经过几次循环后,容量略有增大,最高可达150mAhg~(-1)。0.5C充放电首次放电容量约为103.6mAhg~(-1),(略..)50次循环后,放电容量约为97.6mAhg~(-1)左右,1C充放电倍率下首次放电容量为88.6mAhg~(-1),50次循环后放电容量仍保持在78mAhg~(-1)左右。
以上为本篇毕业论文范文
锂离子电池正极Li_2FeSiO_4/C纳米复合材料的合成与表征
的介绍部分。
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