锂离子电池正极材料磷酸锰锂合成方法的研究

论文摘要

锂离子电池因其环境污染小,比容量高,循环性能优良等优点而备受关注,正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,对其性能意义重大。本文对LiMnPO4和LiFePO4正极材料的结构以及电化学性能进行了对比。橄榄石型正极材料因具有较高的工作电压、成本低、环境友好等特点而受到人们的关注。然而,Yamada等用第一原理计算表明,电子在LiFePO4中发生跃迁的能隙为0.3eV,有半导体特征,而LiMnPO4为2eV,电子导电性极差,属于绝缘体。合成能够可逆充放电的LiMnPO4非常困难。本文探索了LiMnPO4的合成工艺,分别采用固相法和液相法合成了LiMnPO4正极材料。XRD分析表明,用固相法加热到400℃,样品有明显的Mn3(PO4)2和Li3PO4杂相；加热到600℃时,样品有少量杂相；加热到800℃时,样品获得了纯相的LiMnPO4。从SEM图像看出,固相法获得的样品形貌随着温度的升高颗粒会变的粗大,导致锂离子的扩散路径增大,从而影响电化学性能。对600℃时合成的LiMnPO4进行充放电测试,结果表明材料能可逆充放电,且首次放电容量接近100mAh/g,但样品的高倍率放电性能差,循环容量衰减快,性能有待提高。对其进行交流阻抗测试发现,随着放电的进行,电化学反应阻抗不断增大,说明荷电量越高,界面电化学反应速度越快。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 锉离子电池
• 1.2 锉离子电池的工作原理
• 1.3 锉离子电池正极材料研究进展
• 4与LiFePO₄正极材料'>1.4 LiMnPO₄与LiFePO₄正极材料
• 1.5 本课题的研究内容和目的
• 第二章 实验材料及实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方案
• 4制备'>第三章 LiMnPO₄制备
• 4的合成方法'>3.1 目前LiMnPO₄的合成方法
• 3.2 本实验采用的方法
• 第四章 实验结果与分析
• 4.1 物相分析
• 4.2 微观形貌分析
• 4.3 电化学性能测试
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间研究成果