雙離子共摻雜和碳包覆LiMnPO4材料結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的研究.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)LiMnPO4作為鋰離子電池正極材料，具有很多優(yōu)點:如成本低、對環(huán)境友好、電壓平臺高(4.1V)、能量密度高(697Wh·kg-1)兼容現(xiàn)有的電解液體系等，是一種很有應(yīng)用潛力的正極材料。但是，由于它的電子電導(dǎo)率很低，嚴(yán)重影響了它的倍率性能，限制了它的商業(yè)化應(yīng)用進程。
　　本論文通過碳包覆和雙離子共摻雜來提高LiMnPO4材料的電子和離子電導(dǎo)率。用X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)、恒電

2、流技術(shù)、循環(huán)伏安(CV)和交流阻抗(EIS)技術(shù)等研究了雙離子摻雜改性對材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。
　　結(jié)果表明，F(xiàn)e2+-Ti4+、Fe2+-V3+、Fe2+-Nb5+、Fe2+-Al3+這四組復(fù)合離子摻雜都是以固溶體的形式進入到LiMnPO4晶格，導(dǎo)致了晶格的收縮或增大，晶胞體積也隨之發(fā)生了變化，其中Li(Mn0.85Fe0.15)0.92Ti0.08PO4/C、Li(Mn0.85Fe0.15)0.95V0.05PO4/C、

3、 Li0.995Nb0.005Mn0.85Fe0.15PO4/C以及Li0.995Al0.005Mn0.85Fe0.15PO4/C的電化學(xué)性能最好，1C下的首次放電比容量分別為139.8、146.8、143.1和141.4mAh·g-1，經(jīng)過50次充放電循環(huán)后，容量的保持率分別為:102.3％、99.5％、100.9％和97.9％。60℃高溫下它們的1C放電比容量分別為:166.0、165.5、161.3和154.4mAh·g-1。在0

4、.2C、0.5C、1C、2C和5C下的倍率性能分別為:155、148、141、123、100 mAh·g1;163、154、142、120、71mA·h/g;166、153、144、129、97 mAh·g1;156、147、136、112、61 mAh·g-1。說明雙離子摻雜能有效地提高材料的容量、循環(huán)性能、倍率性能和高溫性能。EIS和CV表明，復(fù)合離子摻雜減小了鋰離子在電極之間的脫嵌阻力和極化程度，增大鋰離子的擴散速率，使材料具有較