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1、密 级公开学 号121480毕 业 设 计（论 文）LiFePO4软包锂离子电池正极材料改性研究院（系、部） ：材料科学与工程学院姓 名 ： 年 级 ：2012级专 业 ：材料科学与工程指导教师 ： 教师职称 ：副教授 2016年6月3日北京北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书学院（系、部） 科学与工程学院 专业 材料科学与工程 班级 材121 学生姓名 张仕然 指导教师/职称曾冬梅/副教授 1.毕业设计（论文）题目LiFePO4软包锂离子电池正极材料改性研究2.任务起止日期： 2016年 03 月 04 日 至 2016 年 06 月 12 日3.毕业设计（论
2、文）的主要内容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）LiFePO4安全性能高无污染原料来源丰富且价格低廉并具有较高的比容量和较高的工作电压，其充放电电压平台稳定循环寿命长成为最具发展前景的锂离子电池正极材料之一。但其较差的电子导电率和离子导电性限制了它的广泛使用，通常通过对其进行表面包覆、体相掺杂、控制形貌和粒径来改善LiFePO4的电导率和离子扩散速率。本论文采用氧化共沉淀的方法先制备出分子级水平，形貌规则，尺寸均匀的前驱体粉体FePO42H2O，采用优良的前驱体与锂源按比例混合，球磨机进行较长时间的研磨，为了实现原料能达到分子级水平的充分均匀混合，在其中加入
3、聚乙二醇和羟丙甲纤维素溶剂作为分散剂，可以克服原料混合不均匀的不足。并采用原位包覆法将不同碳源与粉体均匀混合，经过锻烧得出形貌为球形，粉体分布均匀的LiFePO4/C复合材料。重点研究了电极制备工艺对LiFePO4/C正极复合材料性能的影响。 通过本课题的研究，培养学生查询收集文献资料和外文翻译的能力，写出一篇论文综述，翻译一定数量的外文资料（20000个英文字符）；查阅中英文文献（20-40篇）。 预期培养目标：通过一学期完成毕业设计论文的过程，得到一篇有学术价值的论文，以便今后应用于生产实际。 最终提交材料：文献综述、外文资料的翻译文稿（含原文）、毕业论文。 4.主要参考文献1 王磊，王倩
4、，李冰川，孟蓉，强京林.锂-亚硫酚氯电池的电解液的工业化生产系统P.中国专利，CN203326034U 2 一种静电纺丝制备的锂电池阻燃纤维素隔膜申请号:2013107322338.1崔光张建军，徐泉，孔庆山，岳丽萍，刘志宏，徐红霞 3 王子君，徐强，唐致远，周如琪，刘兴江，液态软包装锂离子电池气胀问题的研究，电池 4 S.P.Woo,S.H.Lee,K.S.Lee,Y.S.Yoon,Mater.Lett.129(2014)8083. 5 R.Ruffo,C.Wessells,R.A.Huggins,Y.Cui,Electrochem.Commun.11(2009)247249. J.Y.Lu
5、o,Y.Y.Xia,Adv.Funct.Mater.17(2007)38773884 6 S.D.Zhang,Y.M.Li,C.Z.Wu,F.Zheng,Y.Xie,J.Phys.Chem.C113(2009)1505815067. 7 G.J.Wang,H.P.Zhang,L.J.Fu,B.Wang,Y.P.Wu,Electrochem.Commun.9(2007)18731876. 8 Yan,J.Wang,H.Liu,Z.Bakenov,D.Gosselink,P.J.Chen,PowerSources216(2012)222226. 5.进度计划及指导安排1) 2016.2.24-20
6、16.3.10 理论基础知识学习，准备开题报告，确定模拟方案。 2) 2016.3.11-2016.3.16 纂写开题报告，进行开题报告。 3) 2016.3.17-2016.5.15 采用煅烧及球磨的方法合成碳包覆的LiFePO4正极材料，制备软包锂离子电池； 4) 2016.5.16-2016.5.20 使用XRD,SEM对电池极片进行表征，对电池性能表征 5) 2016.5.21-2016.6.01 纂写毕业论文。 6) 2016.6.02-2016.6.03 准备答辩。 任务书审定日期 2016年 3月 2日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 2016年 3月 3日 教学院（系
7、、部）院长（签字） 任务书下达日期 2016年 3月 4日 指导教师（签字） 计划完成任务日期2016年 6 月 12日 学生（签字） 摘 要锂离子电池以其低成本、高容量和稳定的循环性能等优点成为理想的绿色环保电源，有着非常广阔的应用前景，成为国内外的研究热点。而软包锂离子电池在国内展开研究较少，其兼具聚合物锂离子电池质量轻、可塑性强和液态锂离子电池快速充放电性能好、制作工艺简单等优点，具有极高的研发潜力。锂离子电池正极材料中，LiFePO4具有较高的电化学活性，其理论容量可达170 mAh/g，并且其原料来源广泛，价格低廉、比能量高、循环性能好、安全性能突出以及环境友好等优异特点，使其成为锂
8、离子电池中正极材料的首选。与此同时，LiFePO4存在着低电导率、离子扩散性差和堆积密度小等缺点。可以通过优化合成工艺以减少颗粒尺寸、掺杂和包覆改性来提高LiFePO4的电化学性能。本文拟用氧化共沉淀法结合碳包覆来制备LiFePO4/C正极材料，达到控制颗粒形尺寸、在微观尺度上增加的导电相的均匀性的目的。关键词: LiFePO4/C 碳包覆 氧化共沉淀法 软包电池 电化学性能ABSTRACTLithium-ion batteries for its low cost, high capacity and stable cycle performance advantages of an ide
9、al green power, has a very broad application prospects, become a hot topic at home and abroad. The soft package lithium ion battery in the country launched few studies, which combines light polymer lithium ion battery quality, plasticity and liquid lithium-ion battery rapid charge-discharge performa
10、nce, simple production process, etc., with a high development potential.Lithium-ion battery cathode material, LiFePO4 has a high electrochemical activity, the theoretical capacity of up to 170 mAh / g, and a wide range of sources of raw materials, low cost, high energy density and good cycle perform
11、ance, outstanding safety performance and environmental friendliness excellent features, making it the preferred lithium-ion battery cathode materials. At the same time, LiFePO4 there is low conductivity, ion diffusion is poor and bulk density and other shortcomings. Synthesis process can be optimize
12、d to reduce the particle size, doping and coating modified to improve the electrochemical performance of LiFePO4. This paper oxide co-precipitation method to prepare LiFePO4 / C cathode material combining carbon-coated, to control the particle size form, the purpose of uniformity on a microscopic sc
13、ale increase of conductive phase.Keyword：LiFePO4/C Carbon-coated Oxidation coprecipitation soft-packing battery Electrochemical Performance目 录摘 要IVABSTRACTV第一章 绪论11.1引言11.2锂离子电池的结构31.3正极材料31.3.1 磷酸铁锂（LiFePO4）的结构特点41.3.2 锂离子的脱嵌模型41.3.3 LiFePO4的改性研究51.4负极材料81.5电解液91.6隔膜91.7 材料表征101.7.1 物相分析101.7.2 表面形
14、貌分析111.7.3 电池的电化学性能检测121.7.4 极片的电化学性能检测13第二章 LiFePO4/C材料的工艺与设计142.1研究的基本内容及意义142.2 研究方案设计152.2.1 实验方法152.2.2 实验路线图162.3 经济成本核算17第三章 LiFePO4/C原位包覆法制备183.1 实验材料183.2 氧化共沉淀法制备前驱体FePO42H2O183.1.1 实验步骤193.1.2 pH计及其使用方法213.3 原位包覆法制备LiFePO4/C223.3.1 实验步骤223.3.1 行星式球磨机及其使用方法253.3.2 真空管式炉及其使用方法263.4 LiFePO4/
15、C物相分析283.4.1 能谱分析283.4.2 XRD扫描分析283.5 调控前驱体合成pH值对LiFePO4/C粉体的影响293.6 球磨时间对LiFePO4/C粉体的影响303.7 LiFePO4/C的电化学性能分析313.7.1 检测试样的准备313.7.2 LiFePO4/C循环伏安测试32第四章 LiFePO4/C软包电池的制备354.1 实验材料354.2 LiFePO4/C软包电池制备354.2.1 软包电池制备加工设备354.2.2 软包电池的极片制备384.2.3 软包电池的电芯制备394.2. 4 软包电池的封装394.3 LiFePO4/C软包电池电池性能检测404.3.
