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【6h】

锂离子电池正极材料LiMnPO4/C的合成及研究

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目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2.1 发展史

1.2.2 结构和原理

1.2.3 锂离子电池特点

1.3.1 钴酸锂

1.3.2 镍酸锂

1.3.3 锰酸锂

1.3.4 LiMn2O4

1.3.5 LiFePO4

1.4 LiMnPO4

1.4.1 结构特性与充放电机制

1.4.2 优缺点与改性方法

1.4.3 合成方法

1.5 研究内容及意义

2 实验部分

2.1 实验药品及实验仪器

① 实验药品

2.2 电池的制备

2.2.1 LiMn1-xMxPO4/C电极材料的制备

2.2.2 正极材料的组装

2.3.1 材料的物化性能测试

2.3.2 材料的电化学性能测试

3 EG/水溶剂热合成LiMn0.6Fe0.4PO4/C纳米材料及研究

3.1 EG/水体积比对LiMn0.6Fe0.4PO4/C材料的影响

3.2 不同有机碳源及用量对LiMn0.6Fe0.4PO4/C的影响

3.2.1 碳源种类对LiMn0.6Fe0.4PO4/C的影响

3.2.2 碳源用量对LiMn0.6Fe0.4PO4/C的影响

3.3 煅烧温度对LMn0.6Fe0.4PO4/C的影响

3.4 煅烧时间对LiMn0.6Fe0.4PO4/C的影响

3.5 不同添加剂及用量对LiMn0.6Fe0.4PO4/C的影响

3.5.1 添加剂柠檬酸的用量对LiMn0.6Fe0.4PO4/C性能的影响

3.5.2 不同添加剂对LiMn0.6Fe0.4PO4/C性能的影响

3.6 本章小节

4 LiMn0.9(Fe0.9M0.1)0.1PO4/C的制备与研究

① 样品的XRD分析

② 样品SEM形貌分析

③ 充放电性能和循环性能分析

④ CV曲线和交流阻抗分析

4.2 共掺杂金属(M=Mg,Ni,Co)改性的 LiMn0.9(Fe0.9M0.1)0.1PO4/C 材料的研究

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

A 作者在攻读学位期间取得的科研成果

B 学位论文数据集

致谢

声明

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摘要

磷酸锰锂由于成本低,稳定性好,能量密度比磷酸铁锂高 20%,是极具潜力的一种锂离子电池正极材料。但磷酸锰锂自身低的导电性,影响其电化学性能的发挥。研究磷酸锰锂,改善材料的导电性,对发展和应用磷酸锰锂有重要的意义。  本文通过合成材料纳米化、材料碳包覆、磷酸锰锂金属Mn位共掺杂的手段,对磷酸锰锂复合材料进行研究。采用了EG(乙二醇)/水溶剂热法制备磷酸锰锂复合材料,并进行了一系列物化性质的测试,包括XRD、SEM、充放电性能、CV、EIS等测试,探究出了较为优异的改性条件。本文主要的研究内容及结论如下:  ① 纳米化和碳包覆的研究。该阶段探究了制备LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合材料的几种影响因素,包括水溶剂热合成中EG:H2O体积比、包覆碳源的种类和用量、煅烧温度、煅烧时间、水溶剂热合成中添加剂用量和种类。各项测试结果表明,在最优条件下制备的LiMn0.6Fe0.4PO4/C材料为纳米棒状,棒的直径约为50nm,长度80-150nm;同时,该材料的电化学性能良好,0.2 C循环100th,放电比容量为145.92 mAh/g,容量保持率为97.34%。  ② 共掺杂金属研究。共掺杂金属 M(Mg,Ni,Co)制备了电化学性能优异的LiMn0.9(Fe0.9M0.1)0.1PO4/C复合材料。XRD结果表明,各掺杂金属已成功掺入磷酸锰锂相。电化学性能测试结果表明,掺杂Co可以明显改善LiMn0.9Fe0.1PO4/C材料的性能,相比掺杂Mg和Ni,有最佳电化学性能,0.2 C循环50th的放电比容量为141.32 mAh/g,几乎无衰减,倍率性能也最优异。

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