磷酸鋰鐵陰極複合材料之製備與性能分析｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	鍾嘉寶 Pao-Chia Chung
論文名稱：	磷酸鋰鐵陰極複合材料之製備與性能分析 Preparation of LiFePO4 Composite Cathode Material and Performance Analysis
指導教授：	江慧真 Hui-Jean Chiang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	95
中文關鍵詞：	萘磺酸、聚亞乙胺
外文關鍵詞：	NSFC, PEI
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本論文利用硫酸亞鐵/雙氧水與磷酸/氨水，pH控制在2，進行沉澱，其中添加不同分散劑/被覆劑以生成磷酸鐵前驅物，再與碳酸鋰依一定的比例混合研磨，經700℃高溫燒結，燒結時加入碳源，在氮氣氣氛下，得到結晶性良好的橄欖石狀磷酸鐵鋰。
研究結果顯示:在分散劑的選用上，都能達到良好的分散效果，粒徑均在100nm以下；添加PEI被覆劑能提高電容量，但分散劑與PEI被覆劑同時搭配，不見得獲得更好的效果，其中以NSFC與PEI搭配較果最佳，電容量可達到141 mAh/g。

In this project, we use ferrous sulfate / hydrogen peroxide and phosphoric acid / ammonia as the starting materials to produce iron phosphate precipitates under pH value in 2. After mixing with lithium carbonate in a certain percentage, the precursors were sintered at 700℃ in nitrogen. Then we obtained the crystal-like good olivine lithium iron phosphate. We also added different dispersants / iron phosphate coating agent in the precipitation process, to study the influence of electric properties of products.
The results indicated: the selected dispersant, can achieve a well dispersion, particle size in 100nm for all products. When adding PEI as the coating agent, the electric capacity of products can be improved. But if adding PEI coating agent with the dispersant in the same time, they did not necessarily obtain a better effect. Only in case of NSFC with PEI can be best, capacitance up to 141 mAh/g.

中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
謝誌……………………………………………………………………Ⅲ
目錄………………………………………………………………Ⅳ
表目錄…………………………………………………………………Ⅷ
圖目錄…………………………………………………………………Ⅸ
第一章    緒論……………………………………………………………01
          1.1前言……………………………………………………01
          1.2文獻回顧………………………………………………03
          1.2.1鋰電池工作原理……………………………………03
          1.2.2鋰電池正極材料介紹………………………………06
          1.2.3磷酸鐵鋰正極材料…………………………………09
          1.2.4 磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料的合成……………13
          1.2.5 磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料改質方法…………17
          1.3研究動機………………………………………………22
第二章    實驗方法………………………………………………………23
2.1實驗藥品及器材……………………………………………23
      2.2實驗儀器與檢測儀器………………………………………24
      2.3實驗流程……………………………………………………25
      2.4實驗步驟……………………………………………………26
           2.4.1以沉澱法製備磷酸鐵再與碳酸鋰固態研磨製備磷
                 酸鐵鋰前驅物……………………………………26
           2.4.2磷酸鐵鋰前驅物之燒結………………………… 28
           2.5材料鑑定與功能分析…………………………… 29
           2.5.1材料鑑定性質分析……………………………… 30
 2.5.1.1粉末X-ray繞射分析………………………30
 2.5.1.2掃描式電子顯微分析………………………30
   2.5.1.3顯微拉曼光譜分析……………………… 30
2.5.1.4熱重分析………………………………… 30
2.5.1.5比表面積分析…………………………… 31
   2.5.1.6感應耦合電漿發射光譜分析……………  31
 2.5.1.7粒徑分析……………………………………31
    2.5.2材料功能分析……………………………………33
 2.5.2.1循環伏安法…………………………………33
 2.5.2.2微電阻量測…………………………………33
 2.5.2.3極片製作……………………………………33
 2.5.2.4鈕扣型電池組裝……………………………35
 2.5.2.5電池性能測試…………………………………36
第三章    結果與討論……………………………………………………38
3.1磷酸鐵前驅物製備…………………………………………38
3.1.1 不同pH值對磷酸鐵前驅物沉澱反應的影響………
3.1.2不同分散劑/被覆劑對磷酸鐵前驅物沉澱反應的影
響……………………………………………………………43
3.2 磷酸鐵前驅物與Li2CO3的燒結反應……………………… 46
3.3磷酸鐵鋰產物之鑑定與分析…………………………48
3.3.1磷酸鐵鋰粉末之比表面積測試……………………48
3.3.2磷酸鐵鋰粉末之SEM分析…………………………49
3.3.3磷酸鐵鋰粉末之ICP分析…………………………50
     3.3.4磷酸鐵鋰粉末之XRD分析………………………53
3.3.5磷酸鐵鋰粉末之拉曼光譜分析……………………55
    3.4電性測試………………………………………………………57
          3.4.1黏壓率對循環壽命之電性影響……………………57
          3.4.2 循環伏安法(CV)之測試………………………59
第四章    結論……………………………………………………………61
未來展望…………………………………………………………62
附錄……………………………………………………………………63
參考文獻………………………………………………………………91

                                

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