【摘 要】
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针对LiFePO4/C材料能量密度低的问题,本文通过锰元素部分替换铁元素制备Li Fe1-xMnxPO4(0<x<1)正极材料。Li Fe1-xMnxPO4(0<x<1)正极材料兼顾了LiFePO4和Li Mn PO4的优点,是一种极具潜力的正极材料。本文系统地研究了磷酸铁锰锂的两种合成方法,并对材料进行性能改进。主要用到的表征手段为XRD,EDS,SEM,FTIR以及一些
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针对LiFePO4/C材料能量密度低的问题,本文通过锰元素部分替换铁元素制备Li Fe1-xMnxPO4（01-xMnxPO4（04和Li Mn PO4的优点,是一种极具潜力的正极材料。本文系统地研究了磷酸铁锰锂的两种合成方法,并对材料进行性能改进。主要用到的表征手段为XRD,EDS,SEM,FTIR以及一些物理性能测试和电化学性能测试等。具体工作如下:探究了水热法合成磷酸铁锰锂的合成工艺,对合成过程进行改进,通过控制变量法研究了升温速率对材料形貌以及性能的影响。实验结果表明:通过改变升温速率,确定了5°C·min-1为最佳的合成升温速率,制备出的磷酸铁锰锂材料具有较薄的片状形貌,缩短了锂离子扩散距离,提高了材料的电化学性能。探究了高温固相法合成磷酸铁锰锂的合成工艺,喷雾干燥法制备的磷酸铁锰锂样品具有规则的球形形貌,具有更高的振实密度。并通过对其进行石墨烯复合,提高了磷酸铁锰锂材料的电导率,找到了最佳的石墨烯复合量。同时石墨烯的添加增加了复合材料的比表面积,相对较高的比表面积增加了电化学反应位点的数量,因此材料具有优异的低温性能。探究了以廉价的三氧化二铁为原料合成磷酸铁锰锂材料,通过两种合成方法进行制备,并探索最优的合成工艺,合成出高性能磷酸铁锰锂材料。实验结果表明,采用水热法与高温固相法结合合成磷酸铁锰锂,通过对比柠檬酸的添加与否,研究了柠檬酸在此种合成方法中的作用,研究表明柠檬酸的添加有利于晶粒的细化。采用高温固相法合成磷酸铁锰锂,为了解决三氧化二铁惰性大这一问题,采用分段烧结的工艺与一步煅烧工艺进行对比,发现分段煅烧合成的材料具有优异的电化学性能,其中预热处理2小时制备的磷酸铁锰锂材料0.2 C倍率下放电比容量为160 m Ah·g-1。该工艺制备的磷酸铁锰锂材料的一次粒径得到了有效的控制,减少了锂铁反占位缺陷,提高了材料结构的稳定性。
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