19259.三元聚陰離子硅基正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究

1、摘要I摘要I論文題目：論文題目：三元聚陰離子硅基正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究三元聚陰離子硅基正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究學(xué)科學(xué)科名稱名稱：化學(xué)化學(xué)工程工程研究生：生：劉曉艷劉曉艷簽名：名：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：楊蓉楊蓉副教授教授簽名：名：摘要近些年來(lái)，聚陰離子型硅酸鹽基正極材料因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、原料來(lái)源廣泛及環(huán)境友好等特點(diǎn)，受到人們廣泛的關(guān)注及研究。其中Li2FeSiO4材料的電子電導(dǎo)率和Li化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)均較低，限制了它的應(yīng)用。對(duì)L

2、i2FeSiO4進(jìn)行金屬離子摻雜是改善其電化學(xué)性能的一種有效方法。本文通過(guò)不同的方法（共沉淀法和溶膠凝膠法）以Mn、Ni、Co的醋酸鹽對(duì)Fe位進(jìn)行體相摻雜制備了Li2Fe(1xy)MnxNiySiO4C及Li2Fe(1xy)MnxCoySiO4C復(fù)合正極材料；并從煅燒溫度、摻雜比例及電化學(xué)性能等方面對(duì)其進(jìn)行了研究。通過(guò)共沉淀法和溶膠凝膠法制備了Li2Fe(1xy)MnxNiySiO4C正極材料，確定700℃為最佳煅燒溫度；經(jīng)XRD數(shù)據(jù)計(jì)

3、算，不同摻雜比的正極材料中，隨著x的增大，樣品晶胞參數(shù)c軸越小，a軸越大；其中Li2Fe13Mn13Ni13SiO4C樣品的晶胞體積最小，有利于提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通過(guò)電化學(xué)性能測(cè)試，Li2Fe13Mn13Ni13SiO4C樣品在0.05C倍率下首次放電比容量為120.8mAhg，經(jīng)30次循環(huán)下降到87.5mAhg，容量保持率為72.4%；然后在0.1C倍率下，樣品的放電比容量由77mAhg下降到73mAhg，容量保持率為94.8%，

4、表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，這可能與其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過(guò)溶膠凝膠法成功制備了Li2Fe(1xy)MnxCoySiO4C正極材料，所得材料的晶體結(jié)構(gòu)屬斜方晶系Pmn21空間群；樣品粒徑分布較均勻，平均尺寸在50nm左右；并分析了不同煅燒溫度、不同比例摻雜對(duì)正極材料結(jié)構(gòu)的影響，確定了制備過(guò)程中的最佳煅燒溫度為700℃；通過(guò)電化學(xué)性能表征，三種不同比例摻雜樣品SF0.5M0.25C0.25、SF0.5M0.3C0.2和SF0.5M0.4C0.1

5、的首次放電比容量分別為：106.17mAhg、93.78mAhg、108.72mAhg。其中樣品SF0.5M0.25C0.25的容量下降較快，可能與摻雜后材料的晶胞體積略有增大有關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。而SF0.5M0.3C0.2樣品因其較穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)獲得了較好的放電比容量和循環(huán)性能。以廉價(jià)的蔗糖作為炭化原材料，海泡石、硅藻土為模板，采用水熱法制備了具有一定比表面積和較大中孔容積的多孔炭材料來(lái)提高材料的導(dǎo)電性。通過(guò)自制的兩種不同的