锂离子电池正极材料LiMnPO_4的制备与改性研究

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锂离子电池正极材料LiMnPO_4的制备与改性研究

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毕业论文范文题目：锂离子电池正极材料LiMnPO_4的制备与改性研究，论文范文关键词：锂离子电池正极材料LiMnPO_4的制备与改性研究
锂离子电池正极材料LiMnPO_4的制备与改性研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：锂离子电池正极材料LiMnPO4与传统电池正极材料相比,具有电位平台高,理论容量高达170mAh/g,价格低廉、环境友好、循环和热稳定性好等优点,但是LiMnPO4的锂离子扩散系数和电导率较低,严重影响其性能发挥,阻碍了它的应用。本文首先通过高温固相法制备出可逆充放电的碳包覆LiMnPO4材料,为了解决材料电导率和锂离子扩散系数较低的缺点,分别采用Mg2+和Fe2+对其进行改性；其次,本文又提出了一种快捷的合成方式,通过喷雾干燥过程结合热处理制备碳包覆Li（本文此处忽略..）MnPO4材料,合成出尺寸分布均匀的球形颗粒,对两种实验方案的影响因素进行了系统考察。利用XRD、SEM、TG/DTA、充放电测试、交流阻抗测试、循环伏安测试等手段,对上述制备的材料进行了结构表征、合成工艺、电化学性能以及锂离子扩散系数的研究。研究结果表明,金属离子掺杂能有效提高材料的电化学性能,合适比例的金属离子掺杂量对材料性能的提高有明显的作用。镁离子掺杂能稳定材料晶格结构,抑制材料在充放电过程中因体积变化而产生的应力,当x=0.04,提供了非（文章此处忽略..）电化学活性镁离子掺杂的积极影响与电化学活性锰离子减少的消极影响之间的一种平衡,0.05C首次放电比容量达到144mAh/g;由于镁离子的掺杂会导致材料理论容量降低,因而本文随后利用铁离子掺杂来提高材料的倍率性能,样品放电容量随着铁含量的增加而增加,并达到平衡值,优化的铁离子掺杂合成条件为x=0.5、600℃、煅烧10h及包碳量10%。对x=0.04和x=0.5的镁离子掺杂和铁离子掺杂的合成条件,进行了系统的考察,进一步说明,离子掺杂对LiMnPO4材料性能的改善。测试结果表明,掺镁x（此处忽略..）=0.04时,样品具有最小的阻抗；掺铁x=0.5时,0.1C放电比容量为147.3mAh/g,2C放电容量为115.2mAh/g,100圈循环容量保持率为97.8%,通过循环伏安测试,计算出3.9V处锂离子扩散系数为1.35×10-8cm2/s,大于纯相LiMnPO4,表明通过碳包覆,及金属离子掺杂提高了LiMnPO4的电化学性能。通过喷雾干燥过程结合热处理法,合成出球形颗粒,尺寸分布均匀的橄榄石型LiMnPO4/C复合正极材料。结果表明,喷雾干燥温度越高,制备的颗粒尺寸越大；喷嘴直径较大,颗粒尺寸较小。对制（此处忽略..）备的前驱体进行热处理,在400℃预烧2h,再600℃煅烧12h,制备得到的LiMnPO4/C材料0.1C放电比容量为115.4mAh/g。此方法制备的样品颗粒大小为3μm左右,一次颗粒由二次小颗粒组成,颗粒尺寸分布较均一,通过碳包覆来提高LiMnPO4的导电性,使材料的极化降低,从而改善了电化学性能。

以上为本篇毕业论文范文锂离子电池正极材料LiMnPO_4的制备与改性研究的介绍部分。

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