鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-和LiFePO-,4-的制備與性能.pdf

1、本論文首先采用機械化學法及后續(xù)熱處理法合成了鋰離子電池正極材料尖晶石鋰錳氧化物并對其進行了摻鋰與摻鐵的研究，然后采用低溫共沉淀法合成了新型鋰離子電池正極材料LiFePO<,4>并對其進行了摻碳改性的探索性研究。 在機械化學法合成鋰錳氧化物過程中，探討了錳源對鋰錳氧化物結構、形貌以及電化學性能的影響。結果表明，以EMD為錳源得到的產(chǎn)物具有最高的放電比容量和較好的循環(huán)性能，其首次放電比容量為131．44mAWg，循環(huán)7次后比

2、容量為129．23mAh／g；而以．Mn<,2>O<,3>為錳源合成的產(chǎn)物則具有標準八面體外形。開展了以Mn<,3>O<,4>和Li<,2>CO<,3>為原料制備LiMn<,2>O<,4>的研究，研究了熱處理制度、摻鋰、摻鐵對產(chǎn)物結構和電化學性能的影響。結果表明，合適的熱處理制度為800℃下熱處理6小時。摻鋰、摻鐵后產(chǎn)物的比容量有所下降，但循環(huán)性能有所提高。綜合考慮比容量和循環(huán)性能，摻鋰樣品中以Li<,1．02>Mn<,198>O<,4

3、>性能較佳；摻鐵樣品中以Li<,1.02>Fe<,0.06>Mn<,1.94>O<,4>性能較佳，其首次放電比容量為118．24mAreg，循環(huán)10次后，容量保持率為91％。 以(NH<,4>)<,2>Fe(SO<,4>)<,2>·6H<,2>O、LiOH·H<,2>O和H<,3>PO<,4>為原料采用低溫共沉淀法制備的LiFePO<,4>前驅體結構不穩(wěn)定，前驅體的洗滌與否對最終產(chǎn)物的物相組成有重要影響。在對不同共沉淀條

4、件下合成的樣品進行XRD分析后的出適宜的合成條件為水浴溫度不小于60℃，反應時間不少于30分鐘，鋰用量為理論量的2．9-3．0倍，起始料液濃度(以Li<'+>計)以0．3mol/L為宜。合成的典型樣品具有不規(guī)則的球狀外形，顆粒均勻性良好，但有一定的團聚，樣品的D50值為0．75／μn，粒度較細。 在對合成的橄欖石材料進行電性能測試后發(fā)現(xiàn)，合成的樣品具有約3．5V的充電電壓平臺和約3．4V的穩(wěn)定放電電壓平臺。當鋰用量為2．