【摘要】：橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸錳鋰（LiMnPO4），具有4.1V的高電位，處于現(xiàn)有電解液的穩(wěn)定電化學窗口，其電池的能量密度可比磷酸鐵鋰高20%左右，且LiMnPO4熱穩(wěn)定性好，成本低，環(huán)境友好等等，LiMnPO4作為新一代高能量密度動力電池正極材料將具有巨大的應用前景。但LiMnPO4晶體本身的電子導電性和離子導電性很差，導致其電化學性能不能很好地發(fā)揮，限制了該材料的應用。針對上述問題，本論文從鈦元素添加、合成LiMnPO4/Li3V2(PO4)3復合材料、與LiMn2O4混合等對LiMnPO4進行改性，以此來改善LiMnPO4正極材料的電化學性能。 1.本論文通過固相球磨法合成了鈦添加磷酸錳鋰正極材料，考察了鈦源、鈦的添加量對磷酸錳鋰正極材料形貌、結(jié)構(gòu)及電化學性能的影響。國藥TiO2、P25TiO2和納米級TiO2和鈦酸丁酯分別作為鈦源，結(jié)果表明，納米級TiO2是這幾種鈦源中最好的選擇。利用納米級TiO2作為鈦源，改變鈦的添加量，合成了一系列(1-x)LiMnPO4·LixTix(PO4)δ樣品，測試表明，鈦添加后提高了材料的電化學性能；鈦的含量影響磷酸錳鋰正極材料的電化學性能。其中，鈦的最佳添加量為10%。0.9LiMnPO4·Li0.1Ti0.1(PO4)δ樣品在0.05C下首次放電容量為131mAh·g-1，0.5C循環(huán)50次后幾乎無衰減。 2.通過固相球磨法合成了一系列(1-x)LiMnPO4·xLi3V2(PO4)3/C (x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,1)復合材料。在LiMnPO4/Li3V2(PO4)3復合材料p中含有LiMnPO4和Li3V2(PO4)3物相；當x≥0.2時，還出現(xiàn)了少量的LiVP2O7雜相。實驗結(jié)果表明，復合材料中LiMnPO4、Li3V2(PO4)3兩物相之間存在少量的相互摻雜，且LiMnPO4/Li3V2(PO4)3的比例對材料的電化學性能有重要影響。與LiMnPO4/C相比，復合材料表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學性能。其中，x=0.4的樣品表現(xiàn)出最好的性能，在0.05C倍率下首次放電比容量高達154mAh·g-1，且0.5C放電循環(huán)50次后，容量仍達95.5mAh·g-1。 3.將LiMn2O4與LiMnPO4進行混合，研究了不同比例（x=0,0.1,0.2,0.3,0.5,1）混合后的（1-x）LiMn2O4+xLiMnPO4正極材料的錳的溶解量和電化學性能。結(jié)果顯示，在25℃或55℃下，混合正極材料的電化學性能都得到較大的改善。其中，x=0.5的樣品其錳的溶解含量最低，，并且電化學性能也最好。常溫下，x=0.5的樣品在1C倍率下循環(huán)50次后容量保持率為95.8%；高溫下，其首次放電比容量為131.8mAh·g-1，1C倍率下循環(huán)50次后放電比容量仍可達120mAh·g-1，容量保持率為96.5%。
【圖文】：

以鋰-碳層間化合物作為負極。1.1.1 鋰離子電池的發(fā)展圖1.1 鋰離子電池主要應用領域[5]Fig. 1.1 Main applications for Lithium ion battery[5]鋰離子電池的研究開始于二十世紀六七十年代。當時鋰離子電池體系的研究主要集中在金屬鋰及其合金為負極的電池體系。但是在電池充電過程中，金屬鋰表面凹凸不平，致使鋰發(fā)生不均勻沉積，易產(chǎn)生鋰枝晶，到達一定程度后，不但產(chǎn)生死鋰使容量衰減，甚至刺穿隔膜，發(fā)生電池短路，引起著火乃至爆炸，帶來嚴重的安全問題[1]。科技界和工業(yè)界為提高鋰離子電池的安全性和循環(huán)壽命不懈的努力。到 80 年代，Armand 提出了“搖椅式電池”的新概念，電池的正負極均采用可供鋰離子自由脫嵌的活性物質(zhì)，充放電時，Li+在正負極之間自由移動進行能量交換[2]。Goodenough 研究小組成功合成層狀化合物 LiCoO2，并可作為鋰離子

中可以看出，正極材料的份額最高，因而要降低電池整體成本、提高電池性能，開發(fā)低成本、高安全性、綠色環(huán)保、高性能的正極材料具有非常重要的意義。圖1.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)[6]Fig. 1.2 The structure of Lithium ion battery[6]表1.1100Ah 高能量密度電池與10Ah 高功率電池材料成本[6]Tab. 1.1 Material Costs for 100-A·h High-Energy Cell and 10-A·h High-Power Cell[6]1.1.3 鋰離子電池的工作原理圖 1.3 為鋰離子電池的工作原理示意圖。鋰離子電池的充放電過程，即鋰離子在正負極活性材料中的嵌入和脫出過程，并伴隨著電子的轉(zhuǎn)移。以 LiCoO2/C 為
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 閆時建,田文懷,其魯;鋰離子電池正極材料鈷酸鋰近期研制進展[J];兵器材料科學與工程;2005年01期

2 葉乃清,劉長久,沈上越;鋰離子電池正極材料LiNiO_2存在的問題與解決辦法[J];無機材料學報;2004年06期

本文編號：2566225