LiMPO4(M=Fe,Mn)的離子熱法合成、結構表征及性能研究.pdf

1、離子熱合成法是一種用離子液體同時作為溶劑和潛在的結構導向劑來制備無機材料的新型方法。離子熱法是為區(qū)別于水熱法而提出的，最突出的特點是可以在常壓下制備材料。
　　本文利用離子熱合成法在常壓低溫的溫和條件下制備鋰離子電池正極材料LiMPO4(M=Fe，Mn)，以乙醇胺乳酸鹽離子液體(EAL)、乙醇胺乙酸鹽離子液體(EAA)、二乙醇胺乙酸鹽離子液體(DEA)和三乙醇胺乳酸鹽離子液體(TEL)四種醇胺類離子液體為反應介質，考察了離子液體種

2、類、反應時間、合成溫度、表面活性劑、高溫處理等因素對制備正極材料及其性能的影響，通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征了材料的相態(tài)和形貌，采用恒流充放電法研究了材料的電化學性能。
　　結果表明：(1)利用離子熱法在常壓低溫的溫和條件下以EAL、EAA、DEA和TEL四種離子液體為反應介質均能制備出具有橄欖石型晶體結構的LiFePO4和LiMnPO4材料。(2)不同離子液體中得到的LiFeP

3、O4樣品形貌均為規(guī)則的橄欖球形，但顆粒尺寸有差別，在離子液體EAA、DEA和TEL中獲得的橄欖球形LiFePO4樣品的長度均為400 nm左右，而EAL中獲得的橄欖球形顆粒的長度達到2.5μm；不同離子液體制備的LiMnPO4樣品的形貌不統(tǒng)一，有棒狀、薄片狀以及不規(guī)則的顆粒。(3)離子液體中形成橄欖球形顆粒的可能機理包括LiFePO4晶體的形成和橄欖球形顆粒的生長兩個過程，而離子液體在兩個過程中分別主要起到溶劑和結構導向劑的作用。(4)

4、添加表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)或十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)能調控LiFePO4樣品的形貌和顆粒大小。(5)在EAL、EAA、DEA和TEL四種離子液體中制備的LiFePO4材料在0.1 C充放電倍率的首次充放電容量最高達122.9 mA·h/g，經(jīng)過進一步高溫處理后則高達145.1 mA·h/g；在離子液體中制備出的LiMnPO4未經(jīng)進一步處理時幾乎沒有放電平臺，而混入碳源后經(jīng)高溫處理獲得的LiMnPO4/C復合材料的放電