鋰離子電池正極材料LiMnPO4的合成與改性研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，尤其是近年來(lái)電子產(chǎn)品領(lǐng)域的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電池已經(jīng)不能滿足各類產(chǎn)品對(duì)于電池性能的要求，鋰離子二次電池作為當(dāng)前使用最為普遍和廣泛的新型綠色能源電池代表，由于其表現(xiàn)更好的電壓、高比容量、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、電池自放電小、環(huán)保安全性能優(yōu)異等方面的優(yōu)勢(shì)而得到了全球迅速普及。在國(guó)家第十二個(gè)五年發(fā)展規(guī)劃關(guān)于國(guó)家目前正在加強(qiáng)重視和投入的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的描述中，節(jié)能環(huán)保、新型材料、新能源以及新能源汽車等都和鋰二次電池相關(guān)。目前鋰離子電池領(lǐng)域

2、多以研究已經(jīng)較為深入的LiFePO4作為電池的正極材料，研究表明，LiMnPO4材料作為鋰二次電池正極材料，其原材料價(jià)格低廉、污染更小、且電池電位可達(dá)到4.1V~4.5V，比LiFePO4作為正極材料時(shí)要高出0.7V，電池的能量密度高出1/3左右，這也使得其成為了極具潛力的新型鋰離子電池正極替代材料，本論文擬采用高溫固相法燒結(jié)制備得到磷酸錳鋰材料，并對(duì)反應(yīng)過(guò)程中合成實(shí)驗(yàn)條件、摻碳包覆和摻鐵改性等對(duì)正極材料本身形貌和結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了相應(yīng)的

3、深入研究。
　　本文通過(guò)使用Li2CO3、NH4H2PO4、MnCO3、葡萄糖等原材料合成LiMnPO4電極材料，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了高溫?zé)Y(jié)實(shí)驗(yàn)溫度、時(shí)間、葡萄糖添加量和摻鐵等因素對(duì)LiMnPO4結(jié)構(gòu)和形貌的改善影響，確定了實(shí)驗(yàn)條件基礎(chǔ)上合成正極材料 LiMnPO4的最適宜的反應(yīng)條件：高溫固相法燒結(jié)合成材料實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)由于溫度過(guò)高使得部分鋰元素?fù)]發(fā)，稱取稍過(guò)量的鋰錳比為L(zhǎng)i:Mn=1.02:1時(shí)進(jìn)行合成實(shí)驗(yàn)為宜；通過(guò)熱重反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，合成材

4、料溫度在500-900℃范圍內(nèi)較為適宜。經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)合成樣品材料的結(jié)構(gòu)和形貌發(fā)現(xiàn)，合成反應(yīng)溫度較低使得合成樣品的結(jié)晶度稍偏低，燒結(jié)溫度過(guò)高又會(huì)造成材料顆粒形貌的破壞，促使晶體顆粒的長(zhǎng)大，燒結(jié)合成溫度在750℃時(shí)，獲得的材料形貌結(jié)構(gòu)最佳；樣品合成時(shí)燒結(jié)時(shí)間以8h為宜，適當(dāng)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)燒結(jié)時(shí)間能夠使得顆粒更加均勻、細(xì)小，但燒結(jié)時(shí)間增加過(guò)長(zhǎng)則會(huì)進(jìn)一步促使顆粒的長(zhǎng)大；碳的摻雜可以有效改善材料的形貌，但過(guò)量的葡萄糖加入會(huì)使得顆粒包覆過(guò)后，添加原料總質(zhì)