橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鹽LiFexMnyCo1-x-yPO4的電化學性能研究.pdf

1、當作為電動自行車或者電動汽車動力電源使用時，鋰離子電池荷電態(tài)的準確判斷十分重要。一般，成品鋰離子電池組中用于判斷電池荷電態(tài)的電子線路占據(jù)電池組成本的10～20％。單相橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鹽的放電電壓很平，不利于荷電態(tài)的判斷。本工作提出了具有多平臺多元橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鹽作為鋰離子電池正極材料使用，多平臺的存在使荷電態(tài)的判斷簡單易行，從而節(jié)約電池組成本。在具有多平臺的同時，電極材料的電化學性能也要盡可能的高。
　　 本論文以多元橄欖石結(jié)構(gòu)磷

2、酸鹽LiFexMnyCo1-x-yPO4正極材料為研究對象，研究組分變化、表面包覆等對其電化學性能的影響規(guī)律，期待制備出具有多放電平臺的高性能鋰離子電池正極材料。
　　 (1)研究了單一相LiFePO4和LiCoPO4正極材料。利用固相法合成了不同碳含量的LiFePO4和LiCoPO4，研究了碳包覆量對其性能的影響規(guī)律，尋找到合成磷酸鹽材料的最佳合成條件。然后在上述研究基礎上，合成了具有多個放電平臺的LiFe0.3Mn0.6Co

3、1.1PO4，利用XRD、SEM等測試手段判斷合成材料的純度、顆粒大小等。通過恒流充放電方法測試了其放電比容量和循環(huán)性能。研究表明：在N2氣氛中在燒結(jié)濕度為700℃條件下，蔗糖添加量為10wt%時，合成的材料具有較好的電化學性能，首次放電容量達到120mAh/g，循環(huán)50次后容量為89mAh/g，容量保持率74.2%。
　　 (2)在固定錳含量為y=0.6前提下研究Fe、Co含量對LiFexMnyCO1-x-yPo4正極材料性能

4、的影響。之所以選擇高的錳含量，主要是為了克服能量密度低的缺點(Mn3+/Mn2+工作電壓4.1V，F(xiàn)e3+/Fe2+工作電壓為3.5V)。研究表明當Fe含量較高時，其比容量、倍率和循環(huán)性能比較好。活性物質(zhì)載量為5mg/cm2的條件下，對于x=0.4的樣品，首次放電容量在0.1C達到112mAh/g，循環(huán)50次后容量為100mAh/g，容量保持率為89.3%，1C的放電容量高達100mAh/g。
　　 (3)為了提高磷酸鹽材料的電

5、導率，改善材料的電化學性能，本研究在LiFe0.4Mn0.6PO4表面包覆金屬銀，研究了銀包覆對LiFe0.4Mn0.6PO4電極性能的影響規(guī)律，并詳細分析了包覆銀影響機制，同時利用XRD、SEM、TEM、EDS等理化分析技術分析合成材料的純度、顆粒大小、元素含量等。電化學測試結(jié)果表明3wt%含量銀包覆為最佳值，具有較高的初始容量（活性物質(zhì)載量在5mg/cm2時，0.1C放電比容量為109.9mAh/g左右）和良好的循環(huán)性能（50次循環(huán)