磷酸錳鋰納米材料的制備及其鋰離子電池正極材料性能研究.pdf

1、橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸錳鋰(LiMnPO4)材料因其工作電壓高、環(huán)境污染小、比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點而備受關(guān)注，被視為目前非常具有應用前景的鋰離子電池的正極材料之一。但是，由于LiMnPO4正極材料電子電導率和鋰離子擴散速率均較低而導致其較低的容量和較差的倍率特性，限制了它的商業(yè)化應用。
　　 針對上述問題，本論文通過納米化和碳包覆等手段以改善LiMnPO4正極材料的電化學性能。其中電極材料的納米化可以縮短鋰離子的擴散路徑，提高其倍

2、率性能;而碳包覆則可以增加電極的導電性能，促進電荷的輸運。本文使用X-射線衍射、電子掃描電鏡、透射電鏡、熱重分析、拉曼光譜、循環(huán)伏安、電化學阻抗以及充放電測試等分析手段研究材料的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學性能。本論文的主要工作如下:
　　 1.采用水熱/溶劑熱法制備了不同形貌的LiMnPO4納米材料。通過調(diào)控溶劑熱反應條件發(fā)現(xiàn)，在以二甘醇為溶劑，反應物中錳離子濃度為0.16M，且pH值為中性溶液的條件下，形成棒狀磷酸錳鋰納米顆粒

3、，尺寸較為均勻，納米棒長約100nm，直徑約60nm。如果反應溶劑為四甘醇(TTEG)，錳離子濃度為0.02M時，則易形成薄片狀的納米材料，其厚度小于20nm。
　　 2.為提高LiMnPO4材料的電子導電性和離子導電性，我們以尺寸較小的LiMnPO4納米棒為對象，采用有機碳源與其球磨、煅燒相結(jié)合的方法，對其表面進行碳包覆來改善其電化學性能。選用的有機碳源包括抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖、蔗糖和beta-環(huán)糊精。測試結(jié)果表明，以be