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随着石油、煤等能源的日益紧缩,人类社会正面临着越来越严重的能源危机。锂离子电池作为高性能的绿色储能装置,具有性能好,安全,成本低,环境友好等特点,成为纯电动车(EV)、混合电动车(HEV)和航空航天等大型动力电源领域的首选。锂离子电池正极材料是电池的重要组成部分,目前对动力锂离子电池正极材料的研究,主要集中在尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸亚铁锂(LiFePO4)和镍钴锰三元系Li(Ni,Co,Mn) O2。虽然对这些材料的研究取得了重大的进展,但是这些材料存在最主要的缺陷是理论容量过低,使其在大型动力电源领域的广泛应用受到很大的限制。所以探索高容量、高效率、循环性能好和新型环保的正极材料成为近几年研究的热点。 本论文主要以四氧化三铁和三氟化铁为研究对象,通过一系列实验,探究材料的最佳制备工艺,提高材料的导电性能及结构稳定性,构建有助于可逆转换反应、提高材料的储锂性能的电极材料,具体研究内容及结果如下: (1)以硝酸铁为前驱体,通过水热法制备Fe3O4@C结构,根据XRD表征和SEM表征结果分析共组分与结构尺寸,探索最优的工艺路线。对Fe3O4@C纳米复合材料的电化学性能进行表征,最终证明Fe3O4@C在92.4 mAh/g的电流密度下进行充放电测试时,首次放电比容量为1240 mAh/g循环60次后放电比容量为750 mAh/g,证明Fe3O4@C拥有Fe3O4更为优异的循环性能,因此,有希望发展成为新型锂二次动力电池负极材料。 (2)探究以Fe3O4@C为前驱体,通过水热法制备碳包覆的三氟化铁结构(FeF3@C)的最佳制备条件,并对材料进行XRD、SEM表征,最终获知在150℃、12 h水热反应下,以Fe3O4@C为前驱体能够合成纯相的FeF3@C,经比较发现FeF3@C的电阻明显小于FeF3材料的电阻,在电流密度为100 mAh/g时进行循环性能表征,FeF3@C的首次放电比容量为350 mAh/g循环60次后稳定在175mAh/g左右,而FeF3首次循环放电比容量可达到330 mAh/g,循环60次后为125mAh/g,证明FeF3@C复合电极材料具有优异的导电性及循环性能,是一种理想的锂离子电池的正极材料。