鋰離子電池正極材料Li2MSiO4(M=Fe,Mn)濕化學(xué)合成及性能研究.pdf

1、硅酸鹽系Li2MSiO4(M=Fe,Mn)鋰離子電池正極材料具有高的理論比容量,被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一,但其合成工藝尚不成熟,導(dǎo)電率低,循環(huán)穩(wěn)定性差,限制了其實(shí)際應(yīng)用。本論文針對(duì)硅酸鹽系正極材料的上述缺點(diǎn),以Li2FeSiO4、Li2MnSiO4為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究了材料合成工藝、材料微納結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電相包覆與其電化學(xué)性能的關(guān)系。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　采用溶膠-凝膠法制備出了納米晶Li2FeSiO4/C復(fù)

2、合正極材料。結(jié)果顯示,合成溫度在650℃時(shí),Li2FeSiO4納米粒子聚集成微米尺寸的多孔聚集體,具有最佳的電化學(xué)性能,在0.1C倍率下首次放電比容量154.6mAh/g,循環(huán)140次后容量為150.1mAh/g,容量保持率達(dá)到97.1％;而采用TEOS預(yù)水解法對(duì)材料合成工藝進(jìn)行改進(jìn),合成的Li2FeSiO4/C復(fù)合正極材料循環(huán)性能相對(duì)較差,但TEOS的預(yù)水解縮短了材料合成周期,提升了材料的首次充放電比容量和充放電效率。
　　利用

3、表面活性劑、螯合劑對(duì)材料顆粒進(jìn)行控制,并通過水熱輔助處理制備出了Li2MSiO4/C(M=Fe,Mn)納米粉體。以P123為添加劑得到了顆粒分散性好,晶體發(fā)育完全的Li2FeSiO4/C納米復(fù)合材料,該材料表現(xiàn)出良好的倍率循環(huán)性能。利用EDTA與Mn2+的螯合機(jī)理,設(shè)計(jì)合成了純度較高的Li2MnSiO4/C納米復(fù)合材料,材料顆粒分散性好,平均粒徑為50nm,在30mA/g電流密度下其首次充電比容量為223mAh/g,第二次充電比容量為3