论文总字数：20350字

摘 要

近些年来，锂离子电池在电动汽车、手机、笔记本电脑等日常生活中获得了普遍的利用。为了满足日益增长的应用需要，设计出高能量密度、高安全性、价格低廉的锂电池阴极材料成为了一项重要任务。Li₂FeSiO₄（LFS）因其比较高的理论容量（332 mAhg^-1）、循环性能好、环境友好型、成本低廉等长处引了人们的研究热情。但是，和其它聚阴离子材料正极材料一样，LFS的实际应用受到其固有的电子电导率低（1.0×10^-14 Scm^-1）和锂离子低分散速率（1.0×10^-17 cm²S^-1）的阻碍。应此，为了改善LFS的电化学性能，采用了各种办法来克服上述的阻碍。采用碳导电聚合物等材料包覆的方法可以用来改善其电化学性能，然而这种改性方法只能促进粒子表面和相邻粒子之间的电子输运，从而提高表面电子导电性，但不能影响正极材料的本征导电性。

关键词： Li₂FeSiO₄ 锂离子电池 碳复合物 多孔材料

Preparation and lithium storage properties of non-stoichiometric Li_{2 2x}Fe_1-xSiO_4/C complexes

Abstract

In recent years, lithium ion batteries have been widely used in electric cars, mobile phones, notebook computers and other daily lives. In order to meet the increasing application needs, it is an important task to design cathode materials for lithium batteries with high energy density, high security and low price.Li₂FeSiO₄ (LFS) has attracted wide attention due to its high theoretical capacity (332 mAhg^-1), good safety, low toxicity and low cost. However, as with other polyanion positive materials, the practical application of LFS is hindered by its inherent low electron conductivity (1 x 10^-14 Scm^-1) and low lithium ion diffusion rate (1 x 10^-17 cm²S^-1).Therefore, in order to improve the electrochemical performance of LFS, various methods have been adopted to overcome the above obstacles. The coating method of conductive materals, such as carbon material, can be used to improve its electrochemical performance. However, the modified method can only promote the electron transport between the surface of the particle and the adjacent particles, thus improving the electronic conductivity of the surface, but it can not affect the intrinsic conductivity of the cathode material.

Key Words: Li₂FeSiO₄; Lithium ion battery;Nanocrystallite; Carbon-coated nanocomposite;

Porous structure

目 录

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1 锂离子电池的发展历史 1

1.2 锂离子电池的工作原理 1

1.3 目前常见的锂电池正极材料 2

1.3.1 LiCoO₂ 2

1.3.2 LiNiO₂ 3

1.3.3.LiMn₂O₄ 3

1.3.4.LiFePO₄ 3

1.3 锂电池的前景和特点 4

1.4 Li₂FeSiO₄材料的特点 4

1.5 Li₂FeSiO₄ 材料的合成方法 5

1.5.1 水热法 5

1.5.2微波法 6

1.5.3溶胶–凝胶法 6

1.5.4共沉淀法 6

1.5.5固相法制备 7

1.6. Li₂FeSiO₄/C面临的问题和改性方法 7

（1）更纯净、晶粒更细小的Li₂FeSiO₄材料 7

（2）碳包覆 8

（3）金属离子掺杂 8

第二章 实验方法 9

2.1 仪器和药品 9

表2-1 主要实验设备 9

Table 2-1 Main experimental equipment 9

2.2实验方案 10

2.2.1 制备样品原料 10

2.3 Li₂FeSiO₄/C的现代测试表征方法 11

2.3.1 XRD分析 11

2.3.2 热重分析（TG） 12

2.3.3 扫描电镜分析（SEM） 12

2.3.4 N2的吸附/脱附分析 12

2.4.5 EDS能谱分析 12

2.2.6 电化学性能测试 13

2.4 电池的组装 13

第三章 实验结果分析与讨论 15

3.1 微观形貌与结构分析 15

3.1.1 XRD分析 15

3.1.2 SEM分析 16

3.1.3能谱仪（EDS）分析 17

3.2 热重曲线分析 18

3.3 N₂吸附/脱附分析 18

3.4 电化学测试 20

第四章 结论 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1 锂离子电池的发展历史

锂电池（Lithium Battery）的种类一般可以两类：锂一次电池（也叫锂原电池），锂二次电池（即锂可充电电池）。锂一次电池的负极材料一般为Li纯金属或者Li合金为主，正极材料为金属氧化物。锂二次电池(锂可充电电池)的负极材料为聚阴极型材料， 正极材料的采用纯金属锂或着和锂的析出电位相近的石墨。

请支付后下载全文，论文总字数：20350字