不同铁源对磷酸锰铁锂电化学性能的影响
发布时间：2021-09-21 22:45
采用不同晶型铁源探讨了其对磷酸锰铁锂正极材料电化学性能的影响。采用X射线衍射谱（XRD）、高分辨扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱及电化学性能测试手段等进行了正极材料物相及形貌的表征。研究发现,与α-Fe203相比,采用以γ-Fe2O3为主相的铁源制备的LiMn0.75Fe0.25PO4/C正极材料在0.1 C下放电比容量能够达到164.6 mAh/g,20 C下依然能够达到106.5 mAh/g,表现出优异的倍率性能。在1 C下循环200次后,电池的容量保持率为93%,展现出良好的循环稳定性。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图４?制备的磷酸锰铁锂正极材料的ＳＥＭ图??１
ＪＣＰＤＳ?３９－１３４６?ｙ－ＦｅｊＯ，??．?．１?１??２０?４０?６０?８０??２０／（。）??（ａ）不同铁源的ＸＲＤ图谱??＾?（ｂ）??ｉ??１１，??ｌｉＡ?Ｊ?？．?．負?ｙ?…??丄??１??ｌｌＬｌ，．?ｕｌｌｌｉ??１?ＪＣＰＩ＾?７４－０３７５?ＬｔＭｎＰＯ，??．１．１?ｉ．?Ｌ．．．．．．．?＇??２０?４０?６０?８０??２０／（。）??（ｂ）不同正极材料的ＸＲＤ图谱??图１?不同铁源和正极材料的ＸＲＤ图谱??图２是两种不同铁源所制备的复合正极材料的ＴＧ－ＤＳＣ??曲线，可以看出?ＬｉＭｎ＾ｊＦｅａ＾ＣＶＣ?和?ＬｉＭｎ＾ｓＦｅｏｓＰＣＶＣ＊?的碳??含量分别为５．６８％和４．４２％，说明在同样的制备条件下，??Ｙ－Ｆｅ２０３铁源留存的碳含量略高于ａ－Ｆｅ２０３铁源，这可能是由于??不同晶型铁源在碳还原生成磷酸锰铁锂时具有不同的还原路??径和深度。??图?３?是?ＬｉＭｎ＾ｓＦｅｏ＾ＰＣＶＣ?和?ＬｉＭｎ＾ｊＦｅｏ＾ＣＶＣ＊?正极材料??的拉曼图谱，在９４４?ｃｎｒ１处为Ｐ０４＞的伸缩振动峰，峰的强度??较低，主要是碳包覆的结果，表明碳包覆层较均匀。１?３３３和??１?５８９?ｃｍ－１处的两个峰为碳的Ｄ峰和Ｇ峰，其中Ｄ峰代表无??序碳结构的ＳＰ３杂化，Ｇ峰代表有序碳结构的ＳＰ２杂化，Ｄ峰与??Ｇ峰的强度比（ｉ＾／幻通常用于衡量碳层的石墨化程度和缺陷??程度。ＬｉＭｎ＾ｊＦｅｏ＾ＰＣＶＣ?的风为?０．８８，而?ＬｉＭｎ＾ｓＦｅｍＰＯＶＣ＊?的??坞为０．８６，表明两种碳包覆材料具有类似的电子传导性和缺陷??程度。??２０２０．１?Ｖｏｌ．４４?
（４．４２％）的ＬｉＭｎ？．７５Ｆｅａ２５ＰＣＶＣ＊则出现一定的团聚现象，在颗粒??表面可以观察到一层较光亮的包覆物。碳包覆表现出不同性??状，这可能是由于不同铁源在经过碳还原反应生成磷酸锰铁??锂过程中，对碳分布的均勻性和磷酸锰铁锂微观特性有一定??的影响。??为了更好地观察正极材料表面的碳包覆层，对材料进行??了透射电子显微分析，由图５（ａ）可知，ＬｉＭｎ〇．７５Ｆｅａ２５Ｐ（ＶＣ表面??碳层的厚度约为３?ｒｎｎ，碳层厚度薄而均匀，由图５（ｂ）可知，??ＬｉＭｎｏｄｅＤｊＣＶＣ＊表面碳层厚度在５?ｎｍ左右，而且碳层厚度??不均一。说明碳还原制备磷酸锰铁锂过程中，不同晶型铁源对??碳的分布、厚度具有直接的影响。??（ａ）ＬｉＭｎ？．，Ｆｃ，！；ＰＯ）／Ｃ?（ｌｉ）ＬｉＭｎｔ．，Ｆｃ？！，ＰＯ，／Ｃ＊??图５?制备的磷酸掹铁键正极材料的ＴＥＭ图??２．３电化学特性??图６（ａ）为０．１?Ｃ恒电流下不同正极材料的充放电曲线，其??工作电压范围为２．０？４．５?Ｖ．ＬｉＭｎｏ＾ＦｅｕｄＯＶＣ正极材料的初??始放电比容量能够达到１６４．６?ｍＡｈ／ｇ，明显高于由ａ－Ｆｅ２０３制??备得到的１＾．７抑＜＾〇４／（：＊（１３４?ｍＡｈ／ｇ）；充放电曲线中展现??出两个明显的放电平台，分别为４．０和３．５?Ｖ?（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋），分别??对应着Ｍｒ＾／Ｍｎ２＂和Ｆｅｈ／Ｆｅ２—的氧化还原电位。图６〇〇是对正??极材料进行的循环伏安测试，可以看到两对明显的氧化还原??峰，分别为Ｆｅ＾ＴＦｅＭ和的氧化还原反应，这与充放电??曲线相对应，并分别伴随着锂离子的脱出和嵌人过程。相比于??４．５??４．０??３．５??３．
本文编号：3402638
【文章来源】：电源技术. 2020,44(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图４?制备的磷酸锰铁锂正极材料的ＳＥＭ图??１
ＪＣＰＤＳ?３９－１３４６?ｙ－ＦｅｊＯ，??．?．１?１??２０?４０?６０?８０??２０／（。）??（ａ）不同铁源的ＸＲＤ图谱??＾?（ｂ）??ｉ??１１，??ｌｉＡ?Ｊ?？．?．負?ｙ?…??丄??１??ｌｌＬｌ，．?ｕｌｌｌｉ??１?ＪＣＰＩ＾?７４－０３７５?ＬｔＭｎＰＯ，??．１．１?ｉ．?Ｌ．．．．．．．?＇??２０?４０?６０?８０??２０／（。）??（ｂ）不同正极材料的ＸＲＤ图谱??图１?不同铁源和正极材料的ＸＲＤ图谱??图２是两种不同铁源所制备的复合正极材料的ＴＧ－ＤＳＣ??曲线，可以看出?ＬｉＭｎ＾ｊＦｅａ＾ＣＶＣ?和?ＬｉＭｎ＾ｓＦｅｏｓＰＣＶＣ＊?的碳??含量分别为５．６８％和４．４２％，说明在同样的制备条件下，??Ｙ－Ｆｅ２０３铁源留存的碳含量略高于ａ－Ｆｅ２０３铁源，这可能是由于??不同晶型铁源在碳还原生成磷酸锰铁锂时具有不同的还原路??径和深度。??图?３?是?ＬｉＭｎ＾ｓＦｅｏ＾ＰＣＶＣ?和?ＬｉＭｎ＾ｊＦｅｏ＾ＣＶＣ＊?正极材料??的拉曼图谱，在９４４?ｃｎｒ１处为Ｐ０４＞的伸缩振动峰，峰的强度??较低，主要是碳包覆的结果，表明碳包覆层较均匀。１?３３３和??１?５８９?ｃｍ－１处的两个峰为碳的Ｄ峰和Ｇ峰，其中Ｄ峰代表无??序碳结构的ＳＰ３杂化，Ｇ峰代表有序碳结构的ＳＰ２杂化，Ｄ峰与??Ｇ峰的强度比（ｉ＾／幻通常用于衡量碳层的石墨化程度和缺陷??程度。ＬｉＭｎ＾ｊＦｅｏ＾ＰＣＶＣ?的风为?０．８８，而?ＬｉＭｎ＾ｓＦｅｍＰＯＶＣ＊?的??坞为０．８６，表明两种碳包覆材料具有类似的电子传导性和缺陷??程度。??２０２０．１?Ｖｏｌ．４４?
（４．４２％）的ＬｉＭｎ？．７５Ｆｅａ２５ＰＣＶＣ＊则出现一定的团聚现象，在颗粒??表面可以观察到一层较光亮的包覆物。碳包覆表现出不同性??状，这可能是由于不同铁源在经过碳还原反应生成磷酸锰铁??锂过程中，对碳分布的均勻性和磷酸锰铁锂微观特性有一定??的影响。??为了更好地观察正极材料表面的碳包覆层，对材料进行??了透射电子显微分析，由图５（ａ）可知，ＬｉＭｎ〇．７５Ｆｅａ２５Ｐ（ＶＣ表面??碳层的厚度约为３?ｒｎｎ，碳层厚度薄而均匀，由图５（ｂ）可知，??ＬｉＭｎｏｄｅＤｊＣＶＣ＊表面碳层厚度在５?ｎｍ左右，而且碳层厚度??不均一。说明碳还原制备磷酸锰铁锂过程中，不同晶型铁源对??碳的分布、厚度具有直接的影响。??（ａ）ＬｉＭｎ？．，Ｆｃ，！；ＰＯ）／Ｃ?（ｌｉ）ＬｉＭｎｔ．，Ｆｃ？！，ＰＯ，／Ｃ＊??图５?制备的磷酸掹铁键正极材料的ＴＥＭ图??２．３电化学特性??图６（ａ）为０．１?Ｃ恒电流下不同正极材料的充放电曲线，其??工作电压范围为２．０？４．５?Ｖ．ＬｉＭｎｏ＾ＦｅｕｄＯＶＣ正极材料的初??始放电比容量能够达到１６４．６?ｍＡｈ／ｇ，明显高于由ａ－Ｆｅ２０３制??备得到的１＾．７抑＜＾〇４／（：＊（１３４?ｍＡｈ／ｇ）；充放电曲线中展现??出两个明显的放电平台，分别为４．０和３．５?Ｖ?（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋），分别??对应着Ｍｒ＾／Ｍｎ２＂和Ｆｅｈ／Ｆｅ２—的氧化还原电位。图６〇〇是对正??极材料进行的循环伏安测试，可以看到两对明显的氧化还原??峰，分别为Ｆｅ＾ＴＦｅＭ和的氧化还原反应，这与充放电??曲线相对应，并分别伴随着锂离子的脱出和嵌人过程。相比于??４．５??４．０??３．５??３．
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