鋰離子電池正極材料LiMnPO4的合成與改性研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，尤其是近年來電子產(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)品對于電池性能的要求，鋰離子二次電池作為當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、電池自放電小、環(huán)保安全性能優(yōu)異等方面的優(yōu)勢而得到了全球迅速普及。在國家第十二個五年發(fā)展規(guī)劃關(guān)于國家目前正在加強重視和投入的戰(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，其原材料價格低廉、污染更小、且電池電位可達到4.1V~4.5V，比LiFePO4作為正極材料時要高出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，并對反應過程中合成實驗條件、摻碳包覆和摻鐵改性等對正極材料本身形貌和結(jié)構(gòu)的影響進行了相應的

3、深入研究。
　　本文通過使用Li2CO3、NH4H2PO4、MnCO3、葡萄糖等原材料合成LiMnPO4電極材料，并通過實驗研究了高溫燒結(jié)實驗溫度、時間、葡萄糖添加量和摻鐵等因素對LiMnPO4結(jié)構(gòu)和形貌的改善影響，確定了實驗條件基礎上合成正極材料 LiMnPO4的最適宜的反應條件：高溫固相法燒結(jié)合成材料實驗時會由于溫度過高使得部分鋰元素揮發(fā)，稱取稍過量的鋰錳比為Li:Mn=1.02:1時進行合成實驗為宜；通過熱重反應發(fā)現(xiàn)，合成材

4、料溫度在500-900℃范圍內(nèi)較為適宜。經(jīng)過對比實驗合成樣品材料的結(jié)構(gòu)和形貌發(fā)現(xiàn)，合成反應溫度較低使得合成樣品的結(jié)晶度稍偏低，燒結(jié)溫度過高又會造成材料顆粒形貌的破壞，促使晶體顆粒的長大，燒結(jié)合成溫度在750℃時，獲得的材料形貌結(jié)構(gòu)最佳；樣品合成時燒結(jié)時間以8h為宜，適當延長實驗燒結(jié)時間能夠使得顆粒更加均勻、細小，但燒結(jié)時間增加過長則會進一步促使顆粒的長大；碳的摻雜可以有效改善材料的形貌，但過量的葡萄糖加入會使得顆粒包覆過后，添加原料總質(zhì)