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新型正极材料的研究和开发一直是锂离子电池研发的主要方向之一。橄榄石型LiMnPO4具有电压平台高(4.1V)、能量密度高(697Wh·kg-1)以及价格便宜等优点,是一种非常有应用前景的锂离子电池正极材料。然而LiMnPO4材料本征电导率很低,严重影响其倍率性能,阻碍了它的商业化应用进程。因此,如何提高LiMnPO4材料的倍率性能是当前研究的重点和热点。围绕这一问题,本论文对磷酸锰锂的制备、Mn位阳离子替换、结构及电化学性能进行了较系统的研究。利用XRD、SEM和EDS等技术对产物的微观结构和形貌进行了分析,并采用恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)技术测试其电化学性能。采用固相法合成了碳复合LiMnPO4材料,原料中加入草酸后,合成的碳复合LiMnPO4粒径小,具有更好的电化学性能,0.1C放电比容量为42.54mAh·g-1,是未使用草酸样品放电比容量的两倍以上,而且550℃退火1h能进一步提高样品的放电比容量。以蔗糖为碳源合成的原位碳包覆LiMnPO4比以Super P为碳源合成的样品表现出更好的电化学性能。在制备工艺研究的基础上,本文研究了Mn位Fe、Zn和Mg替换LiMn1-xMxPO4(M=Fe、Zn和Mg)材料。研究表明,三种阳离子替换都可以提高LiMnPO4材料的导电率,减小充放电过程中的电化学极化,改善材料的倍率性能和循环稳定性。Mn位Fe替换样品的晶粒会随着铁替换量增加和合成温度升高而增大,并且颗粒均一性变差,从而导致材料性能下降,650℃反应10h合成的C-LiMn0.9Fe0.1PO4具有最好的性能,0.1和2C的比容量分别为130和90mAh·g-1。Mn位Zn替换研究表明,少量的锌替换可以改善LiMnPO4材料的性能,这不同于前期文献中报道的结果。与单纯碳包覆LiMnPO4材料的性能相比较,LiMnPO4具有更高的比容量和更好的倍率性能,700℃反应10h合成的C-LiMn1-xZn0.05PO4表现出最好的电化学性能,0.1和2C的放电比容量分别为144和120mAh·g-1。采用固相法和共沉淀法合成了系列C-LiMn1-xMgxPO4材料,固相法合成的C-LiMn1-xMgxPO4材料颗粒更小,具有更好的电化学活性,但两种方法合成的样品都是当x=0.03时表现出最好的倍率性能。在LiMnPO4材料Mn位阳离子单一替换研究的基础上,本论文提出了Mn位Fe-Zn、Mg-Zn和Fe-Mg共替换。实验结果表明阳离子共替换可以产生协同效应,比阳离子单一替换具有更好的改性效果,而在这些样品中,Fe-Mg共替换材料具有最好的性能。因此对C-LiMn0.9Fe1-xMgxPO4材料的性能进行了优化,x=0.01时,800℃反应10h合成的材料具有最好的性能,0.1、1和10C的放电比容量分别为154、135和63mAh·g-1。最后,本论文采用真空方法合成了原位碳包覆LiMn0.9Fe0.09Mg0.01PO4材料并对其制备过程中各工艺参数的影响进行研究。真空法制备的LiMn0.9Fe0.09Mg0.01PO4材料具有多孔特性,700℃反应10h合成的材料极化最小,显示出最好的倍率性能。