磷酸鹽系鋰離子電池正極材料的合成與性能研究.pdf

1、鋰離子電池在電動車和儲能電池的大規(guī)模應(yīng)用對電池的安全性能和比能量密度提出了更高的要求。橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鹽系列材料LiMPO4(M=Fe、Mn、Co)由于安全性能好成為鋰離子電池正極材料的首選。相比LiFePO4，LiMnPO4具有更高的工作電壓和能量密度，成為目前研究熱點之一。但其離子和電子導(dǎo)電性差，嚴(yán)重影響了材料的電化學(xué)性能。另一種結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，單斜晶系的Li3V2(PO4)3正極材料具有更高的離子擴散系數(shù)和工作電壓，但是循環(huán)性能較差。

2、研究表明，對磷酸錳鋰進行離子摻雜以及與Li3V2(PO4)3材料復(fù)合能夠分別提高材料的電化學(xué)性能。為了進一步提高材料的電化學(xué)性能，本文將LiMn0.5Fe0.5PO4固溶體與Li3V2(PO4)3復(fù)合，提出了LiMn0.5Fe0.5PO4-Li3V2(PO4)3復(fù)合材料體系?；诖耍疚闹饕芯恳韵聝?nèi)容:
　　首先，對Li3V2(PO4)3/C正極材料進行了系統(tǒng)的研究。研究了不同燒結(jié)溫度、碳源和合成方法對Li3V2(PO4)3/C

3、材料結(jié)構(gòu)及性能影響。實驗結(jié)果表明，采用瀝青作為新型碳源，750℃燒結(jié)合成的正極材料具有較好的電化學(xué)性能。然后，采用噴霧干燥法合成了球形的Li3V2(PO4)3/C正極材料。與碳熱還原法對比發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥合成的Li3V2(PO4)3/C材料具有更高的振實密度和更好的電化學(xué)性能。
　　其次，對LiMn0.5Fe0.5PO4/C固溶體材料進行了初步的研究。研究了固溶體材料的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能。XRD分析表明，材料的晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，晶

4、體的晶格常數(shù)略有減小，說明Fe2+成功摻入到材料晶體結(jié)構(gòu)中。從SEM圖中可以看出，LiMn0.5Fe0.5PO4/C材料為棒狀納米顆粒，尺寸小于LiMnPO4/C。電化學(xué)測試表明，LiMn0.5Fe0.5PO4/C的容量和循環(huán)穩(wěn)定性能優(yōu)于LiMnPO4/C。
　　最后，在此基礎(chǔ)上，合成和研究LiMn0.5Fe0.5PO4-Li3V2(PO4)3復(fù)合材料體系。采用流變相法合成復(fù)合正極材料體系并研究了不同燒結(jié)溫度和復(fù)合比例對材料的影響