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(jī)械化學(xué)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(duì)其進(jìn)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(duì)其進(jìn)行了摻碳改性的探索性研究。 在機(jī)械化學(xué)法合成鋰錳氧化物過(guò)程中，探討了錳源對(duì)鋰錳氧化物結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能的影響。結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，合適的熱處理制度為800℃下熱處理6小時(shí)。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(qū)體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，前驅(qū)體的洗滌與否對(duì)最終產(chǎn)物的物相組成有重要影響。在對(duì)不同共沉淀?xiàng)l

4、件下合成的樣品進(jìn)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(yīng)時(shí)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(jì))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(tuán)聚，樣品的D50值為0．75／μn，粒度較細(xì)。 在對(duì)合成的橄欖石材料進(jìn)行電性能測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，合成的樣品具有約3．5V的充電電壓平臺(tái)和約3．4V的穩(wěn)定放電電壓平臺(tái)。當(dāng)鋰用量為2．