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(diǎn)而備受關(guān)注，被視為目前非常具有應(yīng)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(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率均較低而導(dǎo)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(yīng)用。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本論文通過(guò)納米化和碳包覆等手段以改善LiMnPO4正極材料的電化學(xué)性能。其中電極材料的納米化可以縮短鋰離子的擴(kuò)散路徑，提高其倍

2、率性能;而碳包覆則可以增加電極的導(dǎo)電性能，促進(jìn)電荷的輸運(yùn)。本文使用X-射線(xiàn)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(xué)阻抗以及充放電測(cè)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(xué)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(guò)調(diào)控溶劑熱反應(yīng)條件發(fā)現(xiàn)，在以二甘醇為溶劑，反應(yīng)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(zhǎng)約100nm，直徑約60nm。如果反應(yīng)溶劑為四甘醇(TTEG)，錳離子濃度為0.02M時(shí)，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(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性，我們以尺寸較小的LiMnPO4納米棒為對(duì)象，采用有機(jī)碳源與其球磨、煅燒相結(jié)合的方法，對(duì)其表面進(jìn)行碳包覆來(lái)改善其電化學(xué)性能。選用的有機(jī)碳源包括抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖、蔗糖和beta-環(huán)糊精。測(cè)試結(jié)果表明，以be