论文部分内容阅读
本文较为详细综述了锂离子电池正极材料的研究现状，并以聚阴离子材料LiMnPO4和Li3V2(PO4)3的复合材料xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3作为研究对象，较为系统地研究了复合材料的制备工艺、结构表征及电化学性能。
首次利用LiMnPO4 Li3V2(PO4)3各自的优点，采用高温固相法合成了xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3，XRD测试结果表明复合材料中主要存在橄榄石型LiMnPO4和单斜晶系的Li3V2(PO4)3，SEM测试结果表明复合材料颗粒粒径分布均匀，表面较光滑。不同条件下合成xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3的充放电曲线相似，但其比容量各不一样，循环性能存在差异。当复合比例x：y=3:1时，在850℃烧结15h得到的3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3样品，以0.2C倍率充放电时的首次充、放电容量分别为129.5mAh·g-1、125.6 mAh·g-1，循环50次后容量为116.5 mAh·g-1，衰减率为7.24％。
通过五氧化二钒和双氧水反应然后陈化处理后制得五氧化二钒干凝胶，然后在相对较低的温度条件下固相合成了xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3复合材料。研究结果表明：随着合成温度从700℃升到800℃，xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3一次颗粒逐渐长大和完美，但温度过高升到800℃时呈现出过烧现象。当复合比例x：y=3:1时，750℃烧结15h合成的3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3样品，以0.2C倍率充放电时的样品首次充、放电容量分别为144.8、139.8 mAh·g-1，循环50次后容量为130.5mAh·g-1，衰减率为6.65％。与高温固相法相比，低温固相法合成温度降低，样品的电化学性能得到提高。
以PEG作为碳源和表面活性剂，研究不同分子量的PEG对xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3复合材料合成及电化学性能的影响。XRD研究表明，采用PEG-1000制备的复合材料主要存在橄榄石型LiMnPO4和单斜晶系的Li3V2(PO4)3，SEM测试结果表明复合材料颗粒粒径分布均匀，颗粒粒径与高温固相法合成的复合材料相比明显细化。750℃烧结15h合成的3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3样品，以0.2C倍率充放电时的首次充、放电容量分别为145.8、140.7 mAh·g-1，循环50次后容量为131.9mAh·g-1，衰减率为6.28％。
以柠檬酸为络合剂，PEG表面活性剂采用溶胶-凝胶法合成xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3复合材料。研究结果表明：当复合比例x：y=3:1时，700℃烧结15h合成的3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3样品，以0.2C倍率充放电时的样品首次充、放电容量分别为148.2、141.5 mAh·g-1，循环50次后容量为136.7mAh·g-1，衰减率为3.39％。与固相法相比，溶胶-凝胶法合成温度降低，样品的电化学性能得到提高，电化学阻抗明显减小。