燃烧合成LiFe 1-x Mn x PO 4 正极材料的研究
发布时间：2021-07-03 10:18
以MnCO3为Mn源,采用热爆工艺合成LiFePO4,研究不同添加量的MnCO3对LiFePO4性能的影响。结果表明,掺杂量x=0.05时LiFe0.95Mn0.05PO4衍射峰峰强和半高宽为最佳;SEM测试显示,掺杂产物的颗粒分散最好,颗粒均匀;掺杂产物在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.9 mAh/g和138.5 mAh/g,较纯LiFePO4的首次充放电比容量有较大提高;在经过50次循环后放电比容量保持率为86.45%,在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为129 mAh/g、109.4 m Ah/g和86.9 mAh/g。
【文章来源】：粉末冶金工业. 2020,30(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Mn2+掺杂样品的XRD图谱
LiFe0.95Mn0.05PO4材料在不同倍率下的放电比容量
图2为LiFe1-xMnxPO4(x=0.01,0.02,0.05,0.08）复合材料的扫描电镜照片。当Mn2+的掺杂量较少时，随着Mn2+掺杂量的增加，在一定程度上可起到细化晶粒的作用，使得颗粒分布较为均匀，形成的掺杂产物的形貌打破了FePO4·2H2O的近球形结构，颗粒较细，直径大多在微米级以下。由图2(a）、（b）和（c）可知，当掺杂量低于x=0.05时，随着Mn2+掺杂量的增加，颗粒直径不断减小，且分布越来越均匀，这是由于掺入的Mn2+进入Fe2+的位置，引起晶格畸变，降低了LiFePO4晶体表面能，减小了晶体生长的驱动力，从而抑制了晶粒的生长，掺入量越多，抑制能力就越大，从而使得颗粒的粒径越小，增大了其比表面积。而当掺入量x=0.08时，由图1(e）可知，过量的Mn2+会形成MnO2杂质，抑制颗粒长大的作用也相对减弱，形成的试样颗粒粒径变大，这是由于当掺入量过多时，多余的表面能驱动力变大，烧结过程中产生的点缺陷增多，从而使得掺杂产物在烧结过程中生成的大颗粒出现的几率就越大，导致了颗粒的粒径增大；在图2(d）中，掺杂试样的表面上存在少量的MnO2杂质，该杂质的颗粒粒径相对试样颗粒粒径较小，比较容易辨认。图3为类球形LiFe0.95Mn0.05PO4的局部的TEM明场相。由图3(a）可知，试样LiFe0.95Mn0.05PO4的单个颗粒基本上呈类球形，颗粒直径小于1μm。图3(b）为试样局部颗粒的分布情况，可观察到，有些位置颜色较浅，说明在该位置的类球形分布叠加较少，有些位置颜色较深，说明在该位置处互相叠加较多，与图2(d）中LiFe0.95Mn0.05PO4晶体的微观形貌相符。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正极片的搁置时间对锂离子电池平均内阻影响研究[J]. 张宝,苗萌,朱晓辉. 金属功能材料. 2016(01)
[2]自蔓延高温合成正极材料LiCoO2的工艺研究[J]. 孙冰雪,陈秀娟,马晓杰. 粉末冶金工业. 2015(06)
[3]不同辊压厚度正极片对锂离子电池内阻影响研究[J]. 徐兴无,张良新,李磊,苗萌,朱晓辉. 金属功能材料. 2015(04)
[4]粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J]. 郭志猛,杨薇薇,曹慧钦. 粉末冶金工业. 2013(03)
[5]水热合成法制备六方相三氧化钼（h-MoO3）及其电化学性能[J]. 宫方方,李继文,魏世忠,徐流杰. 粉末冶金工业. 2013(01)
[6]磷酸铁锂制备工艺及研究进展[J]. 周文彩,李金洪,姜晓谦. 硅酸盐通报. 2010(01)
[7]锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究现状[J]. 许寒,郭西凤,桑俊利. 无机盐工业. 2009(03)
[8]SHS法工艺参数对制备氮化硅粉体的影响[J]. 王正军,李金富,燕东明,王拥军,段关文. 粉末冶金工业. 2006(06)
[9]成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al化合物的影响[J]. 穆柏春,郝德中,周旭,李强,于景媛,唐丽丹,张辉. 粉末冶金工业. 2006(01)
[10]锂离子蓄电池新型正极材料LiFePO4的研究进展[J]. 唐致远,韩彬,王健英,高飞. 电源技术. 2005(08)
博士论文
[1]锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能研究[D]. 庄大高.浙江大学 2006
本文编号：3262391
【文章来源】：粉末冶金工业. 2020,30(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Mn2+掺杂样品的XRD图谱
LiFe0.95Mn0.05PO4材料在不同倍率下的放电比容量
图2为LiFe1-xMnxPO4(x=0.01,0.02,0.05,0.08）复合材料的扫描电镜照片。当Mn2+的掺杂量较少时，随着Mn2+掺杂量的增加，在一定程度上可起到细化晶粒的作用，使得颗粒分布较为均匀，形成的掺杂产物的形貌打破了FePO4·2H2O的近球形结构，颗粒较细，直径大多在微米级以下。由图2(a）、（b）和（c）可知，当掺杂量低于x=0.05时，随着Mn2+掺杂量的增加，颗粒直径不断减小，且分布越来越均匀，这是由于掺入的Mn2+进入Fe2+的位置，引起晶格畸变，降低了LiFePO4晶体表面能，减小了晶体生长的驱动力，从而抑制了晶粒的生长，掺入量越多，抑制能力就越大，从而使得颗粒的粒径越小，增大了其比表面积。而当掺入量x=0.08时，由图1(e）可知，过量的Mn2+会形成MnO2杂质，抑制颗粒长大的作用也相对减弱，形成的试样颗粒粒径变大，这是由于当掺入量过多时，多余的表面能驱动力变大，烧结过程中产生的点缺陷增多，从而使得掺杂产物在烧结过程中生成的大颗粒出现的几率就越大，导致了颗粒的粒径增大；在图2(d）中，掺杂试样的表面上存在少量的MnO2杂质，该杂质的颗粒粒径相对试样颗粒粒径较小，比较容易辨认。图3为类球形LiFe0.95Mn0.05PO4的局部的TEM明场相。由图3(a）可知，试样LiFe0.95Mn0.05PO4的单个颗粒基本上呈类球形，颗粒直径小于1μm。图3(b）为试样局部颗粒的分布情况，可观察到，有些位置颜色较浅，说明在该位置的类球形分布叠加较少，有些位置颜色较深，说明在该位置处互相叠加较多，与图2(d）中LiFe0.95Mn0.05PO4晶体的微观形貌相符。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正极片的搁置时间对锂离子电池平均内阻影响研究[J]. 张宝,苗萌,朱晓辉. 金属功能材料. 2016(01)
[2]自蔓延高温合成正极材料LiCoO2的工艺研究[J]. 孙冰雪,陈秀娟,马晓杰. 粉末冶金工业. 2015(06)
[3]不同辊压厚度正极片对锂离子电池内阻影响研究[J]. 徐兴无,张良新,李磊,苗萌,朱晓辉. 金属功能材料. 2015(04)
[4]粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J]. 郭志猛,杨薇薇,曹慧钦. 粉末冶金工业. 2013(03)
[5]水热合成法制备六方相三氧化钼（h-MoO3）及其电化学性能[J]. 宫方方,李继文,魏世忠,徐流杰. 粉末冶金工业. 2013(01)
[6]磷酸铁锂制备工艺及研究进展[J]. 周文彩,李金洪,姜晓谦. 硅酸盐通报. 2010(01)
[7]锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究现状[J]. 许寒,郭西凤,桑俊利. 无机盐工业. 2009(03)
[8]SHS法工艺参数对制备氮化硅粉体的影响[J]. 王正军,李金富,燕东明,王拥军,段关文. 粉末冶金工业. 2006(06)
[9]成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al化合物的影响[J]. 穆柏春,郝德中,周旭,李强,于景媛,唐丽丹,张辉. 粉末冶金工业. 2006(01)
[10]锂离子蓄电池新型正极材料LiFePO4的研究进展[J]. 唐致远,韩彬,王健英,高飞. 电源技术. 2005(08)
博士论文
[1]锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能研究[D]. 庄大高.浙江大学 2006
本文编号：3262391
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