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橄榄石结构的磷酸铁锰锂(LiMnxFe1-xPO4)是一种锂离子正极材料,它具有比 LiFePO4更高的比能量,更高的充放电平台以及更好的导电性。其理论容量为170mAh/g,充放电过程中在4V和3.5V左右分别有一个电压平台。该材料具有价格便宜、环境友好、热稳定性好等优点而受到人们的广泛关注,本文主要以廉价的二氧化锰和三氧化二铁为原料制备出LiMnxFe1-xPO4材料,并对制备的前驱体进行差热热重分析,对制备的材料用XRD进行晶型分析,用激光粒度分析仪对材料的粒径进行分析,另外,对碳包覆的材料用碳硫分析仪测定材料中的碳含量,用电池测试系统测试材料充放电容量及循环性能。除此之外,还将LiFePO4和LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2按不同比例混合制备成,并研究了该混合材料的电化学性能。 研究表明,不同的合成条件对材料的电化学性能具有很大的影响,不同烧结温度合成的材料的放电容量不一样,温度太高和太低都不利于材料的成型与放电容量的提高,同时不同的烧结时间合成的材料的差异也较大。 以磷酸和磷酸二氢铵混合磷源为材料磷源,采用固液混合法制备LiMn0.5Fe0.5PO4材料,用混合磷源的固液法有利于在制备前驱体过程中原料的充分混合。以葡萄糖作为碳包覆材料并用以还原三价铁、四价锰,不同的葡萄糖含量制备的材料具有不同的电化学性能,实验中按质量比为15%到35%之间的比例探讨了葡萄糖含量对于材料的影响,研究电化学性最好的葡萄糖比例。对不同葡萄糖含量的材料进行了碳含量的检测,得出随着葡萄糖含量的增加材料中的碳含量也在成线性增加,而对于电化学性能最好的含葡萄糖30%的材料测得其碳含量为5%左右,也说明了该材料在碳含量为5%左右时具有较高的放电容量和较好的循环性能。 对最优化条件下合成的材料进行了不同倍率的电流充放电测试,对材料进行了0.05C、0.1C、0.2C、0.5C、1C的电流充放电,得到材料随着倍率的增加放电容量衰减,材料的容量保持率较好,50周循环后容量保持率在90%以上。 将 LiFePO4和 LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2(三元)按不同的质量比进行混合,然后与不同锰含量的磷酸铁锰锂材料电化学性能进行对比。将三元材料占的质量百分比从10%到90%的比例进行了混合,装成实验室的模拟电池进行电化学性能测试,然后以三元:铁锂的比例分别为:1:9、3:7、1:1、1:3、3:1的比例装成工业上的手机电池在0.2C和1C电流下的进行长期的充放电测试,结果表明,混合材料比单独使用LiFePO4的放电容量要高,比单独使用三元材料的容量保持率要大,即混合材料既满足了材料对容量的要求,又达到了商业化电池对使用寿命的要求。通过LiMnxFe1-xPO4材料中的不同锰含量的电化学性能对比,得到该材料在低锰含量的时候具有比混合材料更好的放电容量,在高猛含量的时候材料的放电容量没有混合材料高,但是其比能量要比混合材料的高,LiMnxFe1-xPO4材料是一种很有发展潜力的锂离子正极材料。