双碳涂层包覆纳米级LiMnPO4/C的制备及其电化学性能的研究

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在锂离子电池中,橄榄石结构的磷酸锰锂的电极电势为4.1V,正好位于现有电解液体系的稳定电化学范围内,且其能量密度高(697Wh·kg-1),合成成本低,无污染,成为了新一代高能量密度动力锂离子电池正极材料。然而,磷酸锰锂的电子电导率低和离子扩散慢的问题限制了它的实际应用。
　　本文从磷酸锰锂的碳包覆和纳米化两方面出发,以碳酸锂、草酸锰和磷酸二氢铵为原料,抗坏血酸为还原剂和碳源,PEG400为分散剂,采用二次球磨混料二次煅烧并相结合的方法合成双碳涂层包覆纳米级磷酸锰锂复合材料,并用XRD、SEM、TGA、HRTEM、EDS、CV、EIS和恒电流充放电技术研究了不同煅烧温度和煅烧时间、不同分散剂含量、不同碳源和碳含量对材料结构形态和电化学性能的影响。
　　研究结果表明,在550℃煅烧3h,650℃煅烧10h的条件下所合成的LiMnPO4/C复合材料为橄榄石结构的纯相材料;材料晶粒的尺寸可达到20~40nm;在0.1C下首次充电容量为110mAh·g-1,首次放电容量为87mAh·g-1,首次充放电效率为79％,经过50次循环后,放电容量保持率约为98%,具有一定的循环稳定性。
　　双碳包覆层既可以增加碳在磷酸锰锂表面上的吸附力,又可以减弱电解液中所产生的酸性物质对磷酸锰锂结构的破坏,达到延长磷酸锰锂循环寿命的目的。同时碳包覆层还能为磷酸锰锂提供离子扩散通道,以促进离子在磷酸锰锂中的扩散。磷酸锰锂的纳米化可减小磷酸锰锂的颗粒尺寸,缩短锂离子的扩散路径,加快锂离子的扩散速率,提高磷酸锰锂的电化学性能。

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作者
公丕玥;
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作者单位

广西大学;

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授予单位广西大学;
学科物理化学
授予学位硕士
导师姓名文衍宣;
年度 2014
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类碱性电池;
关键词
磷酸锰锂; 双碳涂层; 电化学性能; 制备工艺; 形态结构;

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