鋰離子電池正極材料LiMnPO4的制備與性能研究.pdf

1、磷酸錳鋰（LiMnPO4)具有理論比容量高、工作電壓高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是具有潛力的鋰離子電池正極材料。但磷酸錳鋰極低的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率阻礙了它的廣泛應(yīng)用。本文分別采用高溫固相法和溶劑熱法，從鐵摻雜量及碳源選擇方面進(jìn)行探索，以期制備出電化學(xué)性能優(yōu)良的磷酸錳鋰正極材料。
　　采用高溫固相法，以乙酸錳、磷酸二氫鋰、草酸亞鐵和葡萄糖為原料制備正極材料磷酸錳鋰，經(jīng)過(guò)鐵摻雜的磷酸錳鋰LiMn(1-x)FexPO4/C(X=0-1)依

2、舊保持完整的橄欖石結(jié)構(gòu)，比容量、比能量都獲得明顯提高。未經(jīng)鐵摻雜的LiMnPO4比容量為19.3 mAh/g、比能量為71.2 mWh/g；經(jīng)鐵摻雜后，當(dāng)x=0.4時(shí)，LiMn0.6Fe0.4PO4的比容量為133.6 mAh/g、比能量達(dá)到483.6 mWh/g，分別是未經(jīng)鐵摻雜的6.9倍和6.8倍。其中比容量增值隨鐵摻雜量的提高呈指數(shù)遞減規(guī)律，比能量增值隨鐵摻雜量的提高呈倒S型曲線變化規(guī)律。最佳制備工藝為：碳包覆量7％，壓片壓力12

3、 MPa，600℃燒結(jié)12 h，所得材料LiMn0.7Fe0.3PO4/C在0.1 C首次放電比容量為124.6 mAh/g。利用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、充放電測(cè)試和交流阻抗（EIS)等手段，對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌和充放電性能進(jìn)行了表征。
　　采用溶劑熱法，以硫酸亞錳、硫酸亞鐵、磷酸和氫氧化鋰為原料制備磷酸錳鋰，對(duì)溶劑種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間，鋰/金屬離子比，還原劑等工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明以水/乙二醇混合溶

4、液為溶劑、反應(yīng)溫度240℃、反應(yīng)時(shí)間4 h、反應(yīng)釜填充度為40%，鋰/金屬離子比為3.02，添加葡萄糖和檸檬酸為共還原劑時(shí)所制得正極材料性能最佳，在0.1 C和1 C倍率下最高放電比容量分別達(dá)151.3 mAh/g和135.6 mAh/g，在1C倍率循環(huán)80次后容量為初始容量的77.2%。在制備過(guò)程中，加入微量石墨烯所得材料在0.1 C和1 C倍率下最高放電比容量分別為155.7 mAh/g和145.9 mAh/g，1C倍率下循環(huán)80次