论文部分内容阅读
随着科技的发展和人类的进步,人类对新能源有了更强烈的需求,新能源是人类可持续发展的基础。锂离子电池是绿色高能可逆充电电池,具有工作电压高、比能量高、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长、无环境污染等突出优点而备受人们关注。具有橄榄石结构的磷酸铁锂因其高容量、低价格、原料来源丰富、环境友好,及优异的热稳定性、循环充放电性能,已成为最具开发潜力的锂离子电池正极材料之一。近年来,磷酸锰锂材料因其拥有类似的橄榄石结构同样引起了人们的广泛关注。但是其低的电子传导率和离子传输率限制了它的应用。本文主要分为两个部分,第一部分综述近年来磷酸锰锂材料的可控合成及其改性研究,同时分析了磷酸锰锂材料结构、形貌及电化学性能之间的关系。针对第一部分中形貌与性能之间的关系,在第二部分中采用溶剂热法合成了三种不同形貌的磷酸锰锂材料,同时探索了各因素对所合成的磷酸锰锂形貌及性能的影响,分别确定了最佳的制备工艺：(1)采用溶剂热法合成了指南针状的LiMnPO4纳米片,同时确定了最佳的PH环境及得出了尿素能够抑制LiMnPO4晶体的二维生长的结论。所合成的纯相的LiMnPO4材料在0.05C时的首次放电容量为13mAh/g。(2)通过控制乙二醇与水的体积比为1：3,利用溶剂热法合成了孔径大约为70nm的介孔状LiMnPO4纳米片,在0.05C时的首次放电容量为25.73mAh/g。同时以葡萄糖为碳源对合成的材料原位碳包覆,控制碳含量为10%左右。重点探究了Fe2+掺杂对于LiMnPO4晶体结构及电化学性能的影响,得出LiFe0.1Mn0.9PO4/C拥有最优的电化学性能,其首次放电容量在0.05C时可达到52.85mAh/g,经过30次循环后其容量保持率依然可达到94.61%。(3)利用油酸作为表面活性剂,以乙二醇为溶剂,以尿素为结构抑制剂合成由一维纳米线组装形成三维花簇状LiMnPO4材料,经过煅烧对表面油酸分子的处理其首次放电容量在0.05C时可达到51.78mAh/g。