纳米LiMnPO 4 /C正极材料的可控合成及其掺杂改性研究

发布时间：2022-01-16 01:07

　　橄榄石结构的LiMnPO₄具有原料来源丰富、成本低廉、安全性好及能量密度高等优点,是一种非常具有应用前景的正极材料。然而,LiMnPO₄的电子导电率和离子导电率很低,导致其电化学性能得不到很好地发挥,因此限制了其商业化应用。本文采用溶剂热法合成纳米片状的Li MnPO4,并对其进行掺杂和表面包覆改性来提高其电子电导率、离子电导率和循环性能。采用溶剂热法合成LiMn_1-xFe_xPO₄/C（0≤x≤0.5）纳米复合材料,并对其物理性能和电化学性能进行了研究。结果表明,所有材料具有良好的橄榄石型结构,Fe²⁺掺杂并不破坏LiMnPO₄的晶体结构,且缩小了晶胞体积。当Fe²⁺掺杂量x<0.5时,材料为纳米片状,长度在200 nm左右,而LiMn_0.5Fe_0.5PO₄为纳米棒状,长度在100²00 nm范围内。正极材料LiMn1-... 

【文章来源】：安徽工业大学安徽省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池LiMnPO4/石墨的工作原理图

图 1-2 LiCoO2的层状结构示意图[30]Fig. 1-2 The layer structure of LiCoO2[30]越的循环性能、高比能量、高放电平台(3.6V前应用最为广泛的正极材料。虽然 LiCoO2是其实际比容量只有 140 mAh·g-1左右[31]。这，材料的层状结构发生垮塌转变为尖晶石结从而减小了 LiCoO2的放电容量，降低了其循构，提高其循环性能，一些科研工作者对其素掺杂(Mg[32]、Al[33]、Zn[34]、Sr[35]、Cu[36])、表等。Valanarasu 等[35]使用淀粉辅助燃烧方法测试结果表明，掺杂 Sr 后，材料的导电率为当掺杂量为 5 mol%时，材料具有最佳的倍胶-凝胶法先合成 LiCoO2，然后用 Fe2O3纳覆量为 5 wt.%时，材料的首次放电容量高达

纳米 LiMnPO4/C 正极材料的可控合成及其掺杂改性研究Mn 则占据着 3b 位置。三元材料中的 Ni、Co、Mn 分别为+2、+3、+4 价，其中Ni2+和 Co3+是主要的电化学反应活性离子，电化学反应对为 Ni2+/Ni3+，Ni3+/Ni4+，Co3+/Co4+。由于 Ni2+、Co3+和 Mn4+三者相互协同作用，使得 LiNi1-x-yMnxCoyO2三元材料的电化学性能、热稳定性、功率密度和安全性等诸多性能均明显优于单一 LiMO2(M=Co, Ni, Mn)材料，可望被应用到动力锂离子电池领域。(a)(b)

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料LiMnPO4材料研究现状[J]. 徐艳辉,李德成,韩良军,郑军伟.  中国锰业. 2011(01)
[2]锂离子电池正极材料的研究进展[J]. 马玉茹,孙少瑞,张丽娟,夏定国.  新材料产业. 2009(03)
[3]锂离子蓄电池正极材料LiCoO2研究进展[J]. 胡国荣,桂阳海,彭忠东.  电源技术. 2003(02)



本文编号：3591635