氧化铁具有较高的理论比容量、价格便宜、原料丰富，是一种非常具有具潜力的锂离子负极材料。本论文以硝酸铁为原料，柠檬酸为络合剂，以氨水调节pH值，通过溶胶-凝胶法制备了氧化铁粉体。通过X射线衍射和扫描电子显微镜两种方法，对氧化铁粉体进行物相分析微结构特征分析。通过装配电池，对电池循环性能进行测试，分析了电化学性能；并结合理论分析，得到制备工艺对粉体性能的影响规律。
目录
1.前言 1
1.1 锂离子电池发展综述 1
1.1.1 锂离子电池概述 1
1.1.2 锂离子电池的构成 1
1.1.3 锂离子电池的发展 1
1.1.4 锂离子电池负极材料简述 2
1.1.5 选择负极材料的基本原则 2
1.2 锂离子电池研究现状 2
1.3 铁氧化物负极材料的制备工艺 2
1.4影响铁氧化物比容量和循环性能的因素 3
2.实验部分 4
2.1 实验方案 4
2.2 实验原料 4
2.3 实验装置 4
2.4实验过程 4
2.4.1氧化铁粉体的制备 5
2.4.2氧化铁负极材料的制备 5
2.4.3锂离子电池的制备 5
3.实验结果及讨论分析 7
3.1理论分析 7
3.2实验结果分析 11
3.2.1产物XRD分析 11
3.2.2产物SEM分析 12
3.2.3电池循环性能分析 13
4.结论 17
参考文献 18
致谢 19
1.前言
1.1 锂离子电池发展综述
1.1.1 锂离子电池概述
锂离子电池是一种可充电循环电池，具有能量密度高、开路电压高和对环境友好等优点[1]。通常使用锂合金金属氧化物作为正极材料，用石墨作为负极材料，并在中间填充电解液以形成离子游离通道。常见的正极材料有钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、硝酸铁锂(LFP)、镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂(NCA)等。常见的负极材料多用活性物质碳材料、合金类和纳米级材料， *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
另外一般也采用非碳材料与粘合剂和添加剂混合搅拌成糊状体，均匀地涂抹在铜箔表面，待极片烘干后切片压片而成。
1.1.2 锂离子电池的构成
锂离子二次电池由正极、负极和中间电解质等组成。
正极材料目前主要使用的活性物为LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiNixCoyMnzO2等材料，然后将活性物、粘合剂以及导电剂混合均匀之后，将其均匀的涂在铝箔之上从而得到正极活性物材料。
锂离子二次电池负极材料目前主要使用碳基材料（包括天然石墨和人工石墨等）和硅基材料、锡基材料、过度金属氧化物材料等非碳基材料。同样通过将这些材料以及粘合剂、导电剂混合均匀之后，将其均匀涂在铜箔之上从而得到负极活性物材料。
电解夜主要采用乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯等混合碳酸酯溶剂体系。
隔膜材料主要有聚烯烃微孔膜、无纺布纤维隔膜、无机复合膜和凝胶聚合物电解质膜。
1.1.3 锂离子电池的发展
上世纪80年代人们就开始对电池进行了研究，到了1991年，第一代锂离子电池被成功投入市场。彼时，锂离子电池正极材料为石墨，负极材料为层状氧化物。两年后，人们又使用聚偏氟乙烯制备聚合物锂离子电池。接着人们又发现磷酸铁锂比一般正极材料更有优势从而采用磷酸盐作为锂离子电池的主流正极材料。然而，电池的发展并不迅速，我们不仅要考虑哪些材料更有优越性，更要考虑电池的安全性问题，因为锂离子电池容易发生热机穿反应，从而引起起火甚至爆炸[2]。
1.1.4 锂离子电池负极材料简述
锂离子电池常用碳材料、锂合金和过渡金属氧化物作为负极材料。碳材料因其成本低和对环境友好而深受欢迎，但同时也具有一些明显缺点，例如较大电流充放电性能差、比容量较低和过充性能差等[3]。锂合金材料具有较高的理论电池容量和较好的锂离子迁移性，但也因为电池鼓包使容量降低导致电池循环寿命大大减少[10]。过度金属氧化物比碳材料电位高、更安全且比容量更大，其中氧化铁因其对环境友好、无毒、易获取、原料价格相对较低等诸多特点而广泛应用于各行各业，同时也是锂离子电池电极材料上比较有前途的负极材料。
1.1.5 选择负极材料的基本原则
选择性能好的负极材料应该从以下几个方面考虑：比能量高；比表面积小；电位低；充放电反应可逆性好；与电解液和粘结剂的兼容性好；尺寸和机械稳定性好；易于获取，价格低廉；性能稳定；对环境友好。
1.2 锂离子电池研究现状
随着工业经济迅速发展，环境治理日益紧迫，开发清洁高效的新型能源已经是大势所趋。锂离子电池作为一种新型的能量储存和转化装置，已经广泛应用于如手机、电脑等各种小型电子设备，并且在汽车行业有广阔的应用前景。
影响锂离子电池性能的关键是电极材料，已经商业化的石墨类材料其理论容量低且存在安全问题[13]，因此需要开发高能量、稳定性高的新型锂离子电池负极材料。
过渡金属氧化物具有容量高、循环性能优良、安全性好等优点，成为替代石墨的理想电池负极材料[4]。
1.3 铁氧化物负极材料的制备工艺
通常制备铁氧化物有气相沉积法、液相法、热分解法以及热氧化法等，而液相法又分为液相沉淀法、溶胶凝胶法、水热法和水解法等[12]，其中溶胶凝胶法相较于其他方法具有很多优点：反应条件温和；制备出的产物结晶度好、分散度高、纯度高、粒径小、颗粒均匀；可以更好地控制产物的尺寸；廉价；操作简单等[5]。
溶胶凝胶法制备过程如下：（1）金属有机盐溶解在合适的溶剂中形成溶胶。（2）经过凝胶化，液态的溶胶转变成固态凝胶。（3）凝胶化之后，除去溶剂等有机物达到致密化。[6]

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