磷酸錳鋰正極材料的改性研究.pdf

1、橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸錳鋰（LiMnPO4），具有4.1 V的高電位，處于現(xiàn)有電解液的穩(wěn)定電化學(xué)窗口，其電池的能量密度可比磷酸鐵鋰高20％左右，且 LiMnPO4熱穩(wěn)定性好，成本低，環(huán)境友好等等，LiMnPO4作為新一代高能量密度動力電池正極材料將具有巨大的應(yīng)用前景。但 LiMnPO4晶體本身的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性很差，導(dǎo)致其電化學(xué)性能不能很好地發(fā)揮，限制了該材料的應(yīng)用。針對上述問題，本論文從鈦元素添加、合成LiMnPO4/Li3V2(PO

2、4)3復(fù)合材料、與L i M n2 O4混合等對 LiMnPO4進(jìn)行改性，以此來改善 LiMnPO4正極材料的電化學(xué)性能。
　　1.本論文通過固相球磨法合成了鈦添加磷酸錳鋰正極材料，考察了鈦源、鈦的添加量對磷酸錳鋰正極材料形貌、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。國藥TiO2、P25 TiO2和納米級TiO2和鈦酸丁酯分別作為鈦源，結(jié)果表明，納米級 T i O2是這幾種鈦源中最好的選擇。利用納米級 TiO2作為鈦源，改變鈦的添加量，合成了一系

3、列(1-x)LiMnPO4·LixTix(PO4)δ樣品，測試表明，鈦添加后提高了材料的電化學(xué)性能；鈦的含量影響磷酸錳鋰正極材料的電化學(xué)性能。其中，鈦的最佳添加量為10%。0.9LiMnPO4·Li0.1Ti0.1(PO4)δ樣品在0.05 C下首次放電容量為131 mAh·g-1，0.5C循環(huán)50次后幾乎無衰減。
　　2.通過固相球磨法合成了一系列(1-x)LiMnPO4·xLi3V2(PO4)3/C(x=0,0.1,0.2,0

4、.3,0.4,0.5,1)復(fù)合材料。在LiMnPO4/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料p中含有LiMnPO4和Li3V2(PO4)3物相；當(dāng) x≥0.2時，還出現(xiàn)了少量的LiVP2O7雜相。實驗結(jié)果表明，復(fù)合材料中 LiMnPO4、Li3V2(PO4)3兩物相之間存在少量的相互摻雜，且 LiMnPO4/Li3V2(PO4)3的比例對材料的電化學(xué)性能有重要影響。與LiMnPO4/C相比，復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)性能。其中，x=0.4的樣品

5、表現(xiàn)出最好的性能，在0.05C倍率下首次放電比容量高達(dá)154 mAh·g-1，且0.5C放電循環(huán)50次后，容量仍達(dá)95.5 mAh·g-1。
　　3.將LiMn2O4與LiMnPO4進(jìn)行混合，研究了不同比例（x=0,0.1,0.2,0.3,0.5,1）混合后的（1-x）LiMn2O4+ xLiMnPO4正極材料的錳的溶解量和電化學(xué)性能。結(jié)果顯示，在25℃或55℃下，混合正極材料的電化學(xué)性能都得到較大的改善。其中，x=0.5的樣品其