您的位置: turnitin查重官网> 工程 >> 化学工程 >试议磷酸LiMPO_4(M=Fe,Mn)离子热法合成、结构表征与性能

试议磷酸LiMPO_4(M=Fe,Mn)离子热法合成、结构表征与性能

收藏本文 2024-04-22 点赞:33145 浏览:148288 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:离子热合成法是一种用离子液体同时作为溶剂和潜在的结构导向剂来制备无机材料的新型策略。离子热法是为区别于水热法而提出的,最突出的特点是可以在常压下制备材料。本论文利用离子热合成法在常压低温的温和条件下制备锂离子电池正极材料LiMPO_4(M=Fe, Mn),以乙醇胺乳酸盐离子液体(EAL)、乙醇胺乙酸盐离子液体(EAA)、二乙醇胺乙酸盐离子液体(DEA)和三乙醇胺乳酸盐离子液体(TEL)四种醇胺类离子液体为反应介质,考察了离子液体种类、反应时间、合成温度、表面活性剂、高温处理等因素对制备正极材料及其性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了材料的相态和形貌,采取恒流充放电法探讨了材料的电化学性能。结果表明:(1)利用离子热法在常压低温的温和条件下以EAL、EAA、DEA和TEL四种离子液体为反应介质均能制备出具有橄榄石型晶体结构的LiFePO_4和LiMnPO_4材料。(2)不同离子液体中得到的LiFePO_4样品形貌均为规则的橄榄球形,但颗粒尺寸有差别,在离子液体EAA、DEA和TEL中获得的橄榄球形LiFePO_4样品的长度均为400nm左右,而EAL中获得的橄榄球形颗粒的长度达到2.5μm;不同离子液体制备的LiMnPO_4样品的形貌不统一,有棒状、薄片状以及不规则的颗粒。(3)离子液体中形成橄榄球形颗粒的可能机理包括LiFePO_4晶体的形成和橄榄球形颗粒的生长两个历程,而离子液体在两个历程中分别主要起到溶剂和结构导向剂的作用。(4)添加表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)或十六烷基三溴化铵(CTAB)能调控LiFePO_4样品的形貌和颗粒大小。(5)在EAL、EAA、DEA和TEL四种离子液体中制备的LiFePO_4材料在0.1C充放电倍率的首次充放电容量最高达122.9mA h/g,经过进一步高温处理后则高达145.1mA h/g;在离子液体中制备出的LiMnPO_4未经进一步处理时几乎没有放电平台,而混入碳源后经高温处理获得的LiMnPO_4/C复合材料的放电容量最高达115.3mA h/g(0.05C)。关键词:正极材料论文磷酸铁锂论文磷酸锰锂论文离子热合成论文离子液体论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-8

    致谢8-15

    第一章 绪论15-25

    1.1 引言15

    1.2 锂离子电池简述15-19

    1.2.1 锂离子电池工作原理15-16

    1.2.2 锂离子电池正极材料16-17

    1.2.3 正极材料 LiMPO_4的典型制备策略17-19

    1.3 离子热法合成无机材料介绍19-22

    1.3.1 离子液体介绍19-20

    1.3.2 离子热法合成无机材料的进展20-21

    1.3.3 离子热合成法的特点21-22

    1.4 离子热法合成电极材料探讨进展22-23

    1.5 本论文探讨目的和探讨内容23-25

    第二章 锂离子电池组装及电化学性能测试25-29

    2.1 实验电池的组装25

    2.1.1 正极的制作25

    2.1.2 实验电池的组装25

    2.2 实验试剂、仪器及材料表征设备25-27

    2.2.1 主要实验试剂25-26

    2.2.2 主要实验仪器26

    2.2.3 材料表征的主要设备和仪器26-27

    2.3 材料表征手段和电化学性能测试策略27-29

    2.3.1 X 射线衍射(XRD)27

    2.3.2 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)27-28

    2.3.3 粒径分布测试28

    2.3.4 恒电流充放电测试28-29

    第三章 正极材料 LiFePO_4的离子热法制备、表征及机理探讨29-42

    3.1 引言29-30

    3.2 实验30-31

    3.2.1 醇胺离子液体的合成30-31

    3.2.2 不同离子液体中离子热法制备 LiFePO_4样品31

    3.2.3 不同反应时间离子热法制备 LiFePO_4样品31

    3.2.4 表征与测试31

    3.3 结果与讨论31-40

    3.3.1 醇胺离子液体的红外光谱31-32

    3.3.2 离子热法制备的 LiFePO_4样品的晶体结构32-33

    3.3.3 离子热法制备的 LiFePO_4样品的形貌33-35

    3.3.4 离子热法制备的 LiFePO_4样品的粒径分布35-37

    3.3.5 离子热合成反应 1h 获得的 LiFePO_4样品的晶体结构37

    3.3.6 离子法合成时间对 LiFePO_4样品形貌的影响37-38

    3.3.7 离子液体中橄榄球形 LiFePO_4颗粒可能的形成机理38-39

    3.3.8 离子热法制备的 LiFePO_4样品的电化学性能39-40

    3.4 本章小结40-42

    第四章 离子热法制备 LiFePO_4的形貌调控与高温处理42-51

    4.1 引言42

    4.2 实验42-44

    4.2.1 不同温度下离子热法制备 LiFePO_4样品42-43

    4.2.2 表面活性剂作用下离子热法制备 LiFePO_4样品43

    4.2.3 离子热法制备的 LiFePO_4样品的高温处理43

    4.2.4 测试43-44

    4.3 结果与讨论44-50

    4.3.1 离子热法合成温度对 LiFePO_4晶体结构的影响44-45

    4.3.2 较低温度下离子热制备的 LiFePO_4样品的电化学性能45

    4.3.3 表面活性剂对 LiFePO_4样品形貌的影响45-46

    4.3.4 表面活性剂对 LiFePO_4样品首次充放电容量的影响46-47

    4.3.5 高温处理对 LiFePO_4样品晶体结构的影响47-48

    4.3.6 高温处理对离子热法制备的 LiFePO_4样品形貌的影响48

    4.3.7 高温处理对 LiFePO_4样品电化学性能的影响48-50

    4.4 本章小结50-51

    第五章 正极材料 LiMnPO_4的离子热法制备及表征51-58

    5.1 引言51-52

    5.2 实验52

    5.2.1 不同离子液体中离子热法制备 LiMnPO_4样品52

    5.2.2 离子热法制备的 LiMnPO_4样品的高温覆碳处理52

    5.2.3 测试52

    5.3 结果与讨论52-57

    5.3.1 离子热法制备的 LiMnPO_4样品的晶体结构52-53

    5.3.2 离子热法制备的 LiMnPO_4样品的形貌53-55

    5.3.3 高温覆碳处理后 LiMnPO_4样品的晶体结构55

    5.3.4 高温覆碳处理后的 LiMnPO_4样品的形貌55-56

    5.3.5 高温覆碳处理后的 LiMnPO_4/C 样品的电化学性能56-57

    5.4 本章小结57-58

    第六章 结论58-59

copyright 2003-2024 Copyright©2020 Powered by 网络信息技术有限公司 备案号: 粤2017400971号