分別采用傳統(tǒng)高溫固相法、以表面活性劑輔助所制NH4MnPO4·H2O為前驅(qū)體的高溫固相法合成了LiMnPO4/C材料,運(yùn)用XRD、SEM、充放電測試、電化學(xué)交流阻抗頻譜（EIS）等表征手段考察了不同制備方法對材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明,以表面活性劑輔助所制NH4MnPO4·H2O前驅(qū)體來合成LiMnPO4/C材料,可以顯著減小初始晶粒尺寸至約30nm。表面活性劑種類對二次顆粒的形貌、結(jié)構(gòu)和電性能有顯著影響。以P123為輔助表活劑時(shí),所制材料確保了小晶粒與低團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)特性,有利于其與鋰鹽高溫反應(yīng)時(shí)得到相更純、晶面生長更優(yōu)、晶化度更高、與電解液接觸面積更大、鋰離子擴(kuò)散更容易、電性能更優(yōu)的LiMnPO4/C材料。該材料0.2C容量達(dá)116.6mAh/g,5C放電容量達(dá)79.8mAh/g,且在各倍率下均保持優(yōu)良循環(huán)穩(wěn)定性。 

【文章來源】：化工新型材料. 2014,42(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

圖１ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料ＸＲＤ譜圖

軸（０１０）方向。傳統(tǒng)固相法、ＣＴＡＢ輔助沉淀法和Ｐ１２３輔助沉淀法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的峰強(qiáng)比Ｉ（０２０）∶Ｉ（３１１）分別為０．６９、０．６５和０．８２，采用Ｐ１２３輔助沉淀法所制備ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的峰強(qiáng)比Ｉ（０２０）∶Ｉ（３１１）大于０．７８，說明晶體沿ａｃ面生長，這有利于鋰離子擴(kuò)散［１９］。另外，該材料的衍射峰強(qiáng)度也最大，表明其晶化程度也較高。圖１ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料ＸＲＤ譜圖圖２ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的掃描電鏡圖（ａ：簡單固相法；ｂ：沉淀法－ＣＴＡＢ；ｃ：沉淀法－Ｐ１２３）圖２為所合成ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ復(fù)合材料的掃描電鏡圖。從圖２可知，采用簡單固相法制備的材料初始晶粒約２００ｎｍ，燒結(jié)團(tuán)聚嚴(yán)重，形成致密的粒徑約０．５～１．５μｍ的２次顆粒。而采用表面活性劑輔助沉淀法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的初始晶粒約３０ｎｍ，表明采用沉淀法所制ＮＨ４ＭｎＰＯ４·Ｈ２Ｏ前驅(qū)體來合成ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料，有利于降低晶粒尺寸。然而，采用ＣＴＡＢ輔助沉淀法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的晶粒團(tuán)聚也較為嚴(yán)重，形成直徑約０．５～２μｍ、厚度約５０～１００ｎｍ的片狀２次顆粒。相比而言，采用Ｐ１２３輔助沉淀法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的晶粒團(tuán)聚較弱，形成空隙較多、粒徑約０．５～１μｍ的２次顆粒。顆粒尺寸小，孔隙多，將增大材料與電解液的接觸面積，從而有利于鋰離子嵌入—脫出反應(yīng)的進(jìn)行，對電化學(xué)性能有利。采用Ｐ１２

極化最小，容量最大，達(dá)到１１６．６ｍＡｈ／ｇ。該容量明顯高于Ｂｒａｍｎｉｋ等［２０］利用ＮＨ４ＭｎＰＯ４·Ｈ２Ｏ前驅(qū)體所合成ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的（其０．２Ｃ，容量約５７ｍＡｈ／ｇ）。這可能是由于除沉淀法所制前軀體可將Ｍｎ２＋與ＰＯ３－４按計(jì)量達(dá)到原子尺度混合外，所添加Ｐ１２３確保了小晶粒與低團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)特性，有利于其與鋰鹽高溫反應(yīng)時(shí)得到更純相、晶面生長更優(yōu)、晶化度更高、與電解液接觸面積更大的物質(zhì)，從而使得其電化學(xué)活性最好。圖３ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的首輪充放電曲線圖４ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的倍率性能曲線圖４為所合成ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的倍率性能測試結(jié)果。由圖４可知，隨著放電電流的增大，各樣品的容量均呈衰減趨勢，傳統(tǒng)固相法、ＣＴＡＢ輔助沉淀法和Ｐ１２３輔助沉淀法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的５Ｃ放電容量分別達(dá)到５４．２ｍＡｈ／ｇ、５５．２ｍＡｈ／ｇ和７９．８ｍＡｈ／ｇ�；謴�(fù)０．２Ｃ充放電后的容量與首輪相比，保持率分別為９４．６３％、９４．７６％和９９．７１％。由此可知，Ｐ１２３輔助沉淀法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料不僅具有高放電容量，而且還具有更好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。圖５ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的交流阻抗譜圖圖６ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料韋伯因子圖為進(jìn)一步驗(yàn)證不同固相法所制ＬｉＭｎＰＯ４／Ｃ材料的電化學(xué)性能，對其進(jìn)行了交流阻抗測試，見圖５。所有樣品的阻抗圖譜均由２個(gè)半圓和１條斜線所組成，高頻區(qū)半圓代表Ｌｉ＋通過ＬｉＭｎＰＯ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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