锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备及碳包覆改性
发布时间：2025-05-07 01:09
锂离子电池属于储能的主要技术,由于其高能量密度,它们发挥着越来越重要的社会作用。良好电池设计的关键因素是电极材料的选择。阴极必须是离子和电子导体,以确保在电池充电和放电期间的高锂和电子导电性[1]。现如今,磷酸铁锂已经作为正极材料得到了比较广泛的使用,除了磷酸铁锂,LiMPO4正磷酸盐（M?=Ni,Co,Fe和Mn）作为橄榄石型结构材料显示出高安全、高稳定、低成本的优良特性,因此正磷酸盐被视为非常有前景的阴极材料[2]。市场上目前应用的动力电池磷酸铁锂,由于本身电压平台只有3.4 V,导致能量密度不高,因此研究者把目光放在了同是磷酸系,电压平台为4.1 V,制作成本更低的磷酸锰锂。本文以喷雾—高温固相法制备了优良性能的LPAN包覆磷酸锰锂正极材料。本文首先探讨不同锰源对于制备出来的磷酸锰锂正极材料的电化学性能影响:（1）以Li2CO3;Mn3O4;H3PO4三种原材料,以液态聚丙烯腈（LPAN...
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 锂离子电池的简述
1.2.1 锂离子电池的发展
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.3 锂离子电池正极材料的研究现状
1.3.1 LiCoO2正极材料的研究现状
1.3.2 LiMn2O4正极材料的研究现状
1.3.3 LiNixCoyAl1-x-yO2正极材料的研究现状
1.3.4 LiFePO4正极材料的研究现状
1.4 LiMnPO4正极材料
1.4.1 LiMnPO4正极材料的研究现状
1.4.2 LiMnPO4正极材料的结构与缺陷
1.4.3 LiMnPO4正极材料的改性
1.5 本文的研究内容以及创新点
1.5.1 本文的研究内容
1.5.2 本文的创新点
第2章 实验原料、器材以及表征方法
2.1 材料的制备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器设备
2.2 材料的表征
2.2.1 差热-热重分析(TG)
2.2.2 X射线粉末衍射分析(XRD)
2.2.3 场发射扫描电镜分析(FE-SEM)
2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
2.2.5 拉曼光谱(Raman spectra)
2.3 材料的电化学性能测试
2.3.1 正极片的制备及电池的组装
2.3.2 充放电性能测试
2.3.3 电化学阻抗测试(EIS)
2.3.4 循环伏安测试(CV)
第3章 以四氧化三锰为锰源制备磷酸锰锂
3.1 引言
3.2 实验方法的基本设计
3.2.1 合成原材料的热重分析
3.3 预烧温度对磷酸锰锂电池材料性能的影响
3.3.1 在不同预烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
3.3.2 在不同预烧温度烧结的材料的FE-SEM的分析
3.3.3 在不同预烧温度烧结下制备的电池材料电化学性能..
3.3.4 在不同预烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
3.3.5 在不同预烧温度烧结下制备的电池材料循环伏安测试
3.4 预烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
3.4.1 在不同预烧保温时间烧结下制备的材料的XRD分析
3.4.2 在不同预烧保温时间烧结的材料的FE-SEM的分析
3.4.3 在不同预烧保温时间烧结下制备的电池材料电化学性能
3.4.4 在不同预烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
3.4.5 在不同预烧保温时间烧结下制备的电池材料循环伏安测试
3.5 终烧温度对磷酸锰锂制备的影响
3.5.1 在不同终烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
3.5.2 在不同终烧温度烧结的材料的FE-SEM的分析
3.5.3 在不同终烧温度烧结下制备的电池材料电化学性能
3.5.4 在不同终烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
3.5.5 在不同终烧温度下制备的电池材料循环伏安测试
3.6 终烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
3.6.1 在不同终烧保温时间烧结下制备的材料的 XRD 分析
3.6.2 在不同终烧保温时间下制备的材料的 FE-SEM 的分析
3.6.3 在不同终烧保温时间烧结下制备的电池材料电化学性能
3.6.4 在不同终烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
3.6.5 在不同终烧保温时间下制备的电池材料循环伏安测试
3.7 不同LPAN包覆量含量对磷酸锰锂性能的影响
3.7.1 在不同LPAN包覆量含量下制备的材料的XRD分析
3.7.2 在不同LPAN包覆量下制备的材料的FE-SEM的分析
3.7.3 在不同LPAN包覆量含量下制备的电池材料电化学性能
3.7.4 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料交流阻抗测试
3.7.5 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料循环伏安测试
3.8 最优条件下磷酸锰锂正极材料的性能分析
3.8.1 LPAN包覆量为15%的拉曼图谱
3.8.2 LPAN包覆量为15%的LiMnPO4的物理表征
3.8.3 LPAN 包覆量为 15%的 Li Mn PO4 电化学性能
3.9 本章小结
第4章 以乙酸锰为锰源制备磷酸锰锂
4.1 引言
4.2 实验方法的基本设计
4.2.1 实验步骤
4.2.2 合成原材料的热重分析
4.3 预烧温度对磷酸锰锂电池材料性能的影响
4.3.1 在不同预烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
4.3.2 在不同预烧温度下制备的材料的FE-SEM的分析
4.3.3 在不同预烧温度烧结下制备的电池材料电化学性能
4.3.4 在不同预烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
4.3.5 在不同预烧温度下制备的电池材料循环伏安测试
4.4 预烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
4.4.1 在不同预烧时间烧结下制备的材料的XRD分析
4.4.2 在不同预烧保温时间下制备的材料的FE-SEM的分析
4.4.3 在不同预烧保温时间下制备的电池材料电化学性能
4.4.4 在不同预烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
4.4.5 在不同预烧保温时间下制备的电池材料循环伏安测试
4.5 终烧温度对磷酸锰锂制备的影响
4.5.1 在不同终烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
4.5.2 在不同终烧温度下制备的材料的FE-SEM的分析
4.5.3 在不同终烧温度下制备的电池材料电化学性能
4.5.4 在不同终烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
4.5.5 在不同终烧温度下制备的电池材料循环伏安测试
4.6 终烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
4.6.1 在不同终烧保温时间下制备的材料的XRD分析
4.6.2 在不同终烧保温时间下制备的材料的FE-SEM的分析
4.6.3 在不同终烧保温时间烧结下制备的电池材料电化学性能
4.6.4 在不同终烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
4.6.5 在不同终烧保温时间下制备的电池材料循环伏安测试
4.7 不同LPAN包覆量含量对磷酸锰锂性能的影响
4.7.1 在不同LPAN包覆量含量下制备的材料的XRD分析
4.7.2 在不同LPAN包覆量下制备的材料的FE-SEM的分析
4.7.3 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料电化学性能
4.7.4 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料交流阻抗测试
4.7.5 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料循环伏安测试
4.8 最优条件下磷酸锰锂正极材料的性能分析
4.8.1 LPAN包覆量为13%的拉曼图谱
4.8.2 LPAN包覆量为13%的LiMnPO4的物理表征
4.8.3 LPAN包覆量为13%的LiMnPO4电化学性能
4.9 本章小结
第5章 助磨剂PVP对LiMnPO4的性能影响
5.1 引言
5.2 实验方法的基本设计
5.2.1 不同原材料掺杂PVP制备的材料的XRD分析
5.2.2 不同原材料掺杂PVP制备的材料的FE-SEM的分析
5.2.3 不同原材料掺杂PVP制备的材料电化学性能
5.2.4 不同原材料掺杂PVP制备的材料交流阻抗测试
5.2.5 不同原材料掺杂PVP制备的材料电池材料循环伏安测试
5.3 PVP加入量对LiMnPO4制备的电池材料性能影响
5.3.1 不同PVP加入量制备的材料的XRD分析
5.3.2 不同PVP加入量制备的材料的FE-SEM的结果分析
5.3.3 不同PVP加入量制备的材料电池材料电化学性能
5.3.4 不同PVP加入量制备的材料电池材料交流阻抗测试
5.3.5 不同PVP加入量制备的材料电池材料循环伏安测试
5.4 最优条件下磷酸锰锂正极材料的性能分析
5.4.1 LiMnPO4的TEM表征
5.4.2 LiMnPO4电化学性能
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：4043371
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 锂离子电池的简述
1.2.1 锂离子电池的发展
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.3 锂离子电池正极材料的研究现状
1.3.1 LiCoO2正极材料的研究现状
1.3.2 LiMn2O4正极材料的研究现状
1.3.3 LiNixCoyAl1-x-yO2正极材料的研究现状
1.3.4 LiFePO4正极材料的研究现状
1.4 LiMnPO4正极材料
1.4.1 LiMnPO4正极材料的研究现状
1.4.2 LiMnPO4正极材料的结构与缺陷
1.4.3 LiMnPO4正极材料的改性
1.5 本文的研究内容以及创新点
1.5.1 本文的研究内容
1.5.2 本文的创新点
第2章 实验原料、器材以及表征方法
2.1 材料的制备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器设备
2.2 材料的表征
2.2.1 差热-热重分析(TG)
2.2.2 X射线粉末衍射分析(XRD)
2.2.3 场发射扫描电镜分析(FE-SEM)
2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
2.2.5 拉曼光谱(Raman spectra)
2.3 材料的电化学性能测试
2.3.1 正极片的制备及电池的组装
2.3.2 充放电性能测试
2.3.3 电化学阻抗测试(EIS)
2.3.4 循环伏安测试(CV)
第3章 以四氧化三锰为锰源制备磷酸锰锂
3.1 引言
3.2 实验方法的基本设计
3.2.1 合成原材料的热重分析
3.3 预烧温度对磷酸锰锂电池材料性能的影响
3.3.1 在不同预烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
3.3.2 在不同预烧温度烧结的材料的FE-SEM的分析
3.3.3 在不同预烧温度烧结下制备的电池材料电化学性能..
3.3.4 在不同预烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
3.3.5 在不同预烧温度烧结下制备的电池材料循环伏安测试
3.4 预烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
3.4.1 在不同预烧保温时间烧结下制备的材料的XRD分析
3.4.2 在不同预烧保温时间烧结的材料的FE-SEM的分析
3.4.3 在不同预烧保温时间烧结下制备的电池材料电化学性能
3.4.4 在不同预烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
3.4.5 在不同预烧保温时间烧结下制备的电池材料循环伏安测试
3.5 终烧温度对磷酸锰锂制备的影响
3.5.1 在不同终烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
3.5.2 在不同终烧温度烧结的材料的FE-SEM的分析
3.5.3 在不同终烧温度烧结下制备的电池材料电化学性能
3.5.4 在不同终烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
3.5.5 在不同终烧温度下制备的电池材料循环伏安测试
3.6 终烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
3.6.1 在不同终烧保温时间烧结下制备的材料的 XRD 分析
3.6.2 在不同终烧保温时间下制备的材料的 FE-SEM 的分析
3.6.3 在不同终烧保温时间烧结下制备的电池材料电化学性能
3.6.4 在不同终烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
3.6.5 在不同终烧保温时间下制备的电池材料循环伏安测试
3.7 不同LPAN包覆量含量对磷酸锰锂性能的影响
3.7.1 在不同LPAN包覆量含量下制备的材料的XRD分析
3.7.2 在不同LPAN包覆量下制备的材料的FE-SEM的分析
3.7.3 在不同LPAN包覆量含量下制备的电池材料电化学性能
3.7.4 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料交流阻抗测试
3.7.5 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料循环伏安测试
3.8 最优条件下磷酸锰锂正极材料的性能分析
3.8.1 LPAN包覆量为15%的拉曼图谱
3.8.2 LPAN包覆量为15%的LiMnPO4的物理表征
3.8.3 LPAN 包覆量为 15%的 Li Mn PO4 电化学性能
3.9 本章小结
第4章 以乙酸锰为锰源制备磷酸锰锂
4.1 引言
4.2 实验方法的基本设计
4.2.1 实验步骤
4.2.2 合成原材料的热重分析
4.3 预烧温度对磷酸锰锂电池材料性能的影响
4.3.1 在不同预烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
4.3.2 在不同预烧温度下制备的材料的FE-SEM的分析
4.3.3 在不同预烧温度烧结下制备的电池材料电化学性能
4.3.4 在不同预烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
4.3.5 在不同预烧温度下制备的电池材料循环伏安测试
4.4 预烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
4.4.1 在不同预烧时间烧结下制备的材料的XRD分析
4.4.2 在不同预烧保温时间下制备的材料的FE-SEM的分析
4.4.3 在不同预烧保温时间下制备的电池材料电化学性能
4.4.4 在不同预烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
4.4.5 在不同预烧保温时间下制备的电池材料循环伏安测试
4.5 终烧温度对磷酸锰锂制备的影响
4.5.1 在不同终烧温度烧结下制备的材料的XRD分析
4.5.2 在不同终烧温度下制备的材料的FE-SEM的分析
4.5.3 在不同终烧温度下制备的电池材料电化学性能
4.5.4 在不同终烧温度下制备的电池材料交流阻抗测试
4.5.5 在不同终烧温度下制备的电池材料循环伏安测试
4.6 终烧保温时间对磷酸锰锂电池材料性能的影响
4.6.1 在不同终烧保温时间下制备的材料的XRD分析
4.6.2 在不同终烧保温时间下制备的材料的FE-SEM的分析
4.6.3 在不同终烧保温时间烧结下制备的电池材料电化学性能
4.6.4 在不同终烧保温时间下制备的电池材料交流阻抗测试
4.6.5 在不同终烧保温时间下制备的电池材料循环伏安测试
4.7 不同LPAN包覆量含量对磷酸锰锂性能的影响
4.7.1 在不同LPAN包覆量含量下制备的材料的XRD分析
4.7.2 在不同LPAN包覆量下制备的材料的FE-SEM的分析
4.7.3 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料电化学性能
4.7.4 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料交流阻抗测试
4.7.5 在不同LPAN包覆量下制备的电池材料循环伏安测试
4.8 最优条件下磷酸锰锂正极材料的性能分析
4.8.1 LPAN包覆量为13%的拉曼图谱
4.8.2 LPAN包覆量为13%的LiMnPO4的物理表征
4.8.3 LPAN包覆量为13%的LiMnPO4电化学性能
4.9 本章小结
第5章 助磨剂PVP对LiMnPO4的性能影响
5.1 引言
5.2 实验方法的基本设计
5.2.1 不同原材料掺杂PVP制备的材料的XRD分析
5.2.2 不同原材料掺杂PVP制备的材料的FE-SEM的分析
5.2.3 不同原材料掺杂PVP制备的材料电化学性能
5.2.4 不同原材料掺杂PVP制备的材料交流阻抗测试
5.2.5 不同原材料掺杂PVP制备的材料电池材料循环伏安测试
5.3 PVP加入量对LiMnPO4制备的电池材料性能影响
5.3.1 不同PVP加入量制备的材料的XRD分析
5.3.2 不同PVP加入量制备的材料的FE-SEM的结果分析
5.3.3 不同PVP加入量制备的材料电池材料电化学性能
5.3.4 不同PVP加入量制备的材料电池材料交流阻抗测试
5.3.5 不同PVP加入量制备的材料电池材料循环伏安测试
5.4 最优条件下磷酸锰锂正极材料的性能分析
5.4.1 LiMnPO4的TEM表征
5.4.2 LiMnPO4电化学性能
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：4043371
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