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锂离子电池正极材料LiVPO_4F和Li_3V_2(PO_4)_3的合成及电化学性能研究
中文名称: 锂离子电池正极材料LiVPO_4F和Li_3V_2(PO_4)_3的合成及电化学性能研究
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论文编号: 3101738收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Synthesis and Electrochemical Properties of LiVPO_4F and Li_3V_2(PO_4)_3 Cathode Materials for Lithium-ion Batteries
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 冶金物理化学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 锂离子电池 LiVPO_4F Li_3V_2(PO_4)_3 碳热还原法 溶胶-凝胶法
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文摘要: 论文详细综述了锂离子电池及其正极材料的研究现状.以LiVPO_4F和Li_3V_2(PO_4)_3锂电池正极材料为研究目标,系统地进行了合成工(略)、结构表征、电化学性能以及电极过程动力学的研究. 采用碳热还原法合成了LiVPO_4F,研究了不同的合成条件对其物理性能和电化学性能的影响.结果表明烧结温度从650℃升到800℃,LiVPO_4F一次颗粒逐(略),但温度过高时呈现过烧现象,同时易生成Li_3V_2(PO_4)_3相.不同条(略)VPO_4F的充放电曲线相似,但比容量各不一样,循环性能差异很大.在惰性气氛下于750℃烧结3h的样品电化学性能比较理想,首次放电容量达119 mAh·g~(-1),3(略)量为89 mAh·g~(-1). 采用体相掺杂的方法对LiVPO_4F进行了改性,研究了Al掺杂对LiVPO_4F的晶体结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明Al掺杂不会改变LiVPO_4F的三斜晶系结构,但晶胞体积减小,掺杂后样品一次颗粒减小且粒度分布均匀.尽管Al掺杂的样品首次充放电容量均(略)小,但库仑效率和循环性能明显提高.LiV_(0.9...
The development of rechargeable lithium batteries and (omitted)terials were revi(omitted)tail. The aims of the present study were to focus (omitted)paration processes, the modification of materials, the structural characterization, the electrochemical properties, and the kinet(omitted)ors of LiVPO_4F and Li_3V_2(PO_4)_3 as cathode materials for rechargeable lithium batteries. The cathode materi(omitted)F was prepared by carbothermal reduction reaction. The effect of synthesis conditions on th...
目录:
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-8页
第1章 文献综述第14-37页
  ·引言第14-15页
  ·二次锂离子电池的构成及工作原理第15-16页
  ·二次锂离子电池正极材料的选择及研究现状第16-34页
    ·锂离子电池正极材料的选择第16-18页
    ·钴系正极材料第18-19页
    ·镍系正极材料第19-20页
    ·锰系正极材料第20-23页
    ·钒系正极材料第23-31页
      ·Li_xVO_2及Li_xV_2O_4正极材料第23-24页
      ·Li_(1+x)V_3O_8正极材料第24-27页
      ·LiNiVO_4正极材料第27-28页
      ·Li_3V_2(PO_4)_3正极材料第28-30页
      ·LiVPO_4F正极材料第30-31页
    ·其它正极材料第31-34页
      ·锂铁磷酸盐正极材料第31-33页
      ·导电聚合物正极材料第33-34页
  ·二次锂离子电池的应用第34-35页
  ·本课题的研究内容与目的第35-37页
第2章 碳热还原法合成LiVPO_4F及其电化学性能第37-58页
  ·引言第37页
  ·实验第37-40页
    ·实验设备和仪器第37-38页
    ·主要原料与试剂第38页
    ·LiVPO_4F的合成第38页
    ·物相分析第38页
    ·SEM形貌分析第38-39页
    ·碳含量分析第39页
    ·电池的组装及测试第39页
    ·循环伏安测试第39页
    ·交流阻抗测试第39-40页
  ·合成条件对VPO_4和LiVPO_4F晶体结构的影响第40-44页
    ·烧结温度和时间对VPO_4和LiVPO_4F晶体结构的影响第40-42页
    ·碳含量对VPO_4和LiVPO_4F晶体结构的影响第42-44页
  ·合成条件对VPO_4和LiVPO_4F形貌的影响第44-47页
    ·烧结温度和时间对VPO_4和LiVPO_4F形貌的影响第44-46页
    ·碳含量对VPO_4和LiVPO_4F形貌的影响第46-47页
  ·合成条件对LiVPO_4F电化学性能的影响第47-52页
    ·烧结温度对LiVPO_4F充放电性能的影响第47-49页
    ·烧结时间对LiVPO_4F充放电性能的影响第49-50页
    ·烧结温度对LiVPO_4F循环性能的影响第50页
    ·烧结时间对LiVPO_4F循环性能的影响第50-51页
    ·碳含量对LiVPO_4F充放电性能的影响第51-52页
    ·碳含量对LiVPO_4F循环性能的影响第52页
  ·LiVPO_4F的形貌对电化学性能的影响第52-53页
  ·LiVPO_4F电极的交流阻抗研究第53-55页
    ·烧结温度对LiVPO_4F阻抗和交换电流密度的影响第54-55页
    ·烧结时间对LiVPO_4F阻抗和交换电流密度的影响第55页
  ·LiVPO_4F电极的循环伏安研究第55-56页
  ·本章小结第56-58页
第3章 LiVPO_4F的嵌锂过程动力学研究第58-66页
  ·前言第58-59页
  ·实验第59-60页
    ·材料的制备第59页
    ·电极的制备与实验电池的装配第59页
    ·LiVPO_4F电极交换电流密度的测定第59页
    ·锂离子在LiVPO_4F中的扩散动力学参数的测定第59-60页
  ·LiVPO_4F电极的交换电流密度第60-62页
    ·线性极化法测定电极交换电流密度的原理第60-61页
    ·LiVPO_4F电极嵌锂量对交换电流密度的影响第61-62页
  ·Li~+离子在LiVPO_4F中的扩散系数第62-65页
    ·PITT法测定化学扩散系数(D_(Li)~+)的基本原理第62-64页
    ·不同嵌锂量对锂离子在LiVPO_4F中扩散系数的影响第64-65页
  ·本章小结第65-66页
第4章 Al掺杂LiV_(1-x)Al_xPO_4F的合成及电化学性能第66-77页
  ·引言第66页
  ·掺杂离子的选择第66-67页
  ·实验第67-68页
    ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F的制备第67页
    ·性能测试第67-68页
  ·体相掺杂对LiVPO_4F样品物理性能的影响第68-70页
    ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F样品的XRD分析第68-69页
    ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F样品的形貌分析第69-70页
  ·体相掺杂对LiVPO_4F样品电化学性能的影响第70-72页
    ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F样品的首次充放电性能第70-71页
    ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F样品的循环性能第71-72页
  ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F样品的交流阻抗研究第72-73页
  ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F样品电极的循环伏安研究第73-74页
  ·LiV_(1-x)Al_xPO_4F的嵌锂过程动力学研究第74-75页
    ·Al掺杂对LiV_(1-x)Al_xPO_4F电极交换电流密度的影响第74页
    ·Al掺杂对锂离子在LiV_(1-x)Al_xPO_4F中扩散系数的影响第74-75页
  ·本章小结第75-77页
第5章 溶胶-凝胶法合成LiVPO_4F及其电化学性能第77-90页
  ·引言第77-78页
  ·实验第78-79页
    ·实验试剂第78页
    ·溶胶-凝胶的合成以及LiVPO_4F制备第78页
    ·性能分析第78-79页
  ·结果与讨论第79-89页
    ·pH值的影响第79页
    ·前驱体的热重分析第79-80页
    ·前驱体的红外光谱分析第80-81页
    ·溶胶-凝胶法合成LiVPO_4F条件优化实验结果第81-83页
    ·XRD分析第83-84页
    ·扫描电镜分析第84页
    ·电化学性能测试第84-86页
    ·交流阻抗研究第86-87页
    ·循环伏安测试第87页
    ·LiVPO_4F的嵌锂过程动力学研究第87-89页
      ·不同方法合成对LiVPO_4F电极交换电流密度的影响第87-88页
      ·不同方法合成对锂离子在LiVPO_4F中扩散系数的影响第88-89页
  ·本章小结第89-90页
第6章 碳热还原法合成Li_3V_2(PO_4)_3及其性能第90-102页
  ·引言第90页
  ·实验第90页
    ·Li_3V_2(PO_4)_3的合成第90页
    ·性能测试第90页
  ·结果与讨论第90-100页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3晶体结构的影响第90-91页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3晶体结构的影响第91-92页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3形貌的影响第92-93页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3形貌的影响第93页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响第93-95页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响第95-96页
    ·Li_3V_2(PO_4)_3电极的交流阻抗研究第96-97页
      ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3电化学阻抗和交换电流密度的影响第96-97页
      ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3电化学阻抗和交换电流密度的影响第97页
    ·优化条件下合成样品的首次充放电曲线和循环伏安研究第97-99页
    ·Li_3V_2(PO_4)_3的嵌锂过程动力学研究第99-100页
      ·Li_3V_2(PO_4)_3电极的嵌锂量对交换电流密度的影响第99-100页
      ·不同嵌锂量对锂离子在Li_3V_2(PO_4)_3中扩散系数的影响第100页
  ·本章小结第100-102页
第7章 低温固相反应合成Li_3V_2(PO_4)_3及其性能第102-116页
  ·引言第102页
  ·实验第102-103页
    ·Li_3V_2(PO_4)_3的合成第102页
    ·性能测试第102-103页
  ·结果与讨论第103-111页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3晶体结构的影响第103页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3晶体结构的影响第103-104页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3形貌的影响第104-105页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3形貌的影响第105-106页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3充放电性能的影响第106-107页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3循环性能的影响第107-108页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3充放电性能的影响第108-109页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3循环性能的影响第109-111页
  ·Li_3V_2(PO_4)_3的交流阻抗研究第111-112页
    ·烧结温度对Li_3V_2(PO_4)_3电化学阻抗和交换电流密度的影响第111页
    ·烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3电化学阻抗和交换电流密度的影响第111-112页
  ·循环伏安测试第112-113页
  ·Li_3V_2(PO_4)_3的嵌锂过程动力学研究第113-114页
    ·不同方法合成对Li_3V_2(PO_4)_3电极交换电流密度的影响第113-114页
    ·不同方法合成对锂离子在Li_3V_2(PO_4)_3中扩散系数的影响第114页
  ·本章小结第114-116页
第8章 结论第116-119页
参考文献第119-133页
附录:攻读博士学位期间的主要研究成果第133-135页
致谢第135页
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