碳纳米管对锂离子电池正极材料磷酸铁锂的改性研究
橄榄石型磷酸铁锂具有对环境友善，安全性能好，比容量高，循环性能好，价格便宜等优点，被认为是非常具有潜力的锂离子动力电池正极材料。然而，磷酸铁锂导电率低，高倍率性能差是限制其商业应用的主要缺陷。所以，对磷酸铁锂的改性研究势在必行，碳包覆就是其中最有效的手段。在碳包覆的研究领域，碳纳米管因其良好的导电性，优良的力学性能和独特的一维结构引起了高度的关注。本文以提高磷酸铁锂的电化学性能为主要目的，利用碳纳米管从原位和非原位两个方面对磷酸铁锂进行包覆改性研究，力求在磷酸铁锂中形成碳纳米管的导电网络结构，并且对改性后的磷酸铁锂的电化学性能进行了分析。
非原位包覆方面，碳纳米管作为导电剂对磷酸铁锂进行包覆改性，通过碳纳米管的纯化，并且借助机械搅拌，超声等工艺，在3wt％MWCNTs和5wt％PVDF的条件下，形成了碳纳米管的导电网络结构。电化学性能测试表明，碳纳米管包覆后的磷酸铁锂在2C下放电比容量达到120mAh/g，相对于0.2C下容量衰减了20％，5C下达到80mAh/g，衰减47％;在0.25C下首次放电比容量为151 mAh/g，50次循环过后为145.5mAh/g，只衰减了3.75％。
原位包覆方面，采用固相球磨法制备出纳米级的磷酸铁锂，碳纳米管作为碳包覆的碳源对磷酸铁锂进行原位包覆。通过超声，搅拌等工艺手段，并且借助PVDF的分散作用和前驱体的预炭化，实现了碳纳米管在磷酸铁锂中的均匀分散和对磷酸铁锂的有效包覆。电化学性能测试表明，碳纳米管包覆后的磷酸铁锂在0.2C电流下放电比容量达到155mAh/g，2C下放电比容量仍有140mAh/g，相对0.2C下衰减9.68％;5C下放电比容量为116mAh/g，相对0.2C下衰减25.16％;10C下放电比容量为92mAh/g，相对0.2C下衰减40.64％。在0.2C下50次循环后放电比容量基本不衰减。
锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;碳纳米管;包覆改性;电化学性能
湖南大学
硕士
材料物理与化学
陈小华;沈亚利
2013
中文
TM912.9;TM242
62
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）