毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 材料科学 >

LiFePO4正极材料的合成及电化学性能研究(4)

时间:2018-05-02 22:56来源:毕业论文
在1997年,美国德克萨斯州立大学发表了关于磷酸铁锂的可逆嵌脱锂特性后,使得该材料得到了极其大重视,开始广泛研究和迅速的发展[4]。磷酸铁锂电池的


在1997年,美国德克萨斯州立大学发表了关于磷酸铁锂的可逆嵌脱锂特性后,使得该材料得到了极其大重视,开始广泛研究和迅速的发展[4]。磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行的[5]。在充电过程中,LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4,在放电过程中,锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4[6]。充电时,Li+从FeO6层间迁移出来,经过电解质进入负极,Fe2+被氧化为Fe3+,电子则经过相互接触的导电剂,集流体从外电路达到负极时,放电过程进行还原反应,与上述过程相反。但由于FePO4和LiFePO4的结构基本相似,而且体积也很接近,LiFePO4脱锂后体积仅仅减小了6.81 %,密度却增大2.59%[7]。充放电过程中体积的变化很小,就不会造成结构的崩塌,使得LiFePO4电极具有了良好的循环性和安全性等特点。
电池在充电时,锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到了晶体表面上,在晶体电场力的作用下,锂离子进入电解液,然后穿过隔膜,再经过电解液迁移到石墨晶体的表面,而后嵌入石墨晶格之间。与此同时,电子经导电体流向正极的铝箔集电极,再经极耳、电池正极柱、负极极柱、外电路、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体,再经过导电体流到石墨的负极,就使得负极的电荷达到平衡状态。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后,磷酸铁锂转化成为磷酸铁。
同样,在电池放电时,锂离子从石墨晶体中脱嵌出来,再次进入到电解液,然后穿过隔膜,经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面,然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时,电子经导电体流向负极的铜箔集电极,经极耳、电池负极柱、负极极柱、负极极柱、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体,再经导电体流到磷酸铁锂正极,使正极的电荷达至平衡状态。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后,磷酸铁转化为磷酸铁锂。
1.1.4负极材料
负极材料,也是锂离子电池的关键材料之一。负极材料主要有石墨化碳材料、无定形碳材料,也有一些金属间化合物也可以作为负极材料。碳材料的电极电位低,比容量大,其中,石墨化碳材料为当今锂离子电池商品化市场中的主流。
1.1.5锂离子电池对正极材料的要求
电极材料的性能对电池的电化学性能有着重要的影响。其中,正极材料对电池的充放电比能量性能影响就更大,并且对比于负极材料和电解质,锂离子电池正极材料的研究就显得较为滞后,这样就制约了锂离子电池的发展。因此,研究廉价、高性能、工艺简单的正极材料已成为锂离子电池发展的关键所在,作为锂离子电池正极材料的化合物就需要满足以下几个条件[8]:
(1)高电位。
(2)吉布斯自由能大。
(3)要求能够和电解质互溶。
(4)要求材料的具有稳定的物理和化学性质。
(5)材料具有可逆性。
(6)成本低,绿色环保,制备工艺简单,能实现流水线生产。 LiFePO4正极材料的合成及电化学性能研究(4):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_14632.html
------分隔线----------------------------
推荐内容