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摘要用水热法制备了锂离子电池碳包覆磷酸锰铁锂正极材料，通过XRD和电化学测试对材料进行了表征。通过四种方案来制备磷酸锰铁锂，经过XRD和电化学性能的对比发现，以苯甲醇等为原料，通过球磨然后喷雾干燥，以Mn位取代的方法制备得到LiMn1-xFexPO4 具有较高的比容量、较好循环性能、较小的阻抗和良好的可逆性。其充放电测试发现，经过Fe取代后的 LiMn1-xFexPO4 材料比 LiMnPO4具有更高的放电比容量。其中LiMn0.8Fe0.2PO4不仅具有相当高的放电比容量 (118.5mAh/g)，经过10次循环后放电比容量基本上没有衰减,且其工作平台高达4.0V。而经过CV和EIS测试后发现，LiMn0.8Fe0.2PO4具有最大的还原峰面积和最小的的电荷转移电阻，这验证了LiMn0.8Fe0.2PO4在 LiMn1-xFexPO4 材料中具有最好的电化学性能。24250
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毕业论文关键词： 磷酸锰铁锂；锂离子电池；正极材料
Abstract
As cathode material for litium ion batteries,a series of LiMn1-xFexPO4 were synthesized by hydrothermal synthesis methods.The products were characterized by XRD and electrochemical measurements.there are four methods to prepare LiMn1-xFexPO4 ,after comparing XRD and electrochemical measurements found to benzyl alcohol as raw materials,then through milling and spray drying method to prepare LiMn1-xFexPO4 has a higher reversible capacity,higher cycle performance ,the smaller impedance and good reversibility.Its charg-discharge tests found that after Mn be replaced with Fe.The LiMn0.8Fe0.2PO4 not only has a very high discharge capacity(118.5mAh/g),after 10 cycles the discharge capacity virtually no attenuation,and its voltage platform up to 4.0V.After the CV and EIS tests found LiMn0.8Fe0.2PO4 has the largest area and the smaller reduction charge transfer resistance,,which validates LiMn0.8Fe0.2PO4 has the best electrochemical performance in LiMn1-xFexPO4 materials.
KeyWords：LiMn1-xFexPO4;litium ion batteries;cathode materials
目 录
1 文献综述 1
1.1 前言 1
1.2 LiMnPO4的结构 1
1.3 LiMnPO4的改性 1
1.3.1 金属掺杂 1
1.3.2 碳包覆 2
1.4 LiMnPO4国内外研究现状 2
1.5 LiMnPO4国内外商业发展 2
2 样品制备和实验方法 3
2.1实验药品与仪器 3
2.1.1 实验药品 3
2.1.2 实验仪器 4
2.2 水热法合成 LiMnxFe1-xPO4 4
2.3 材料的表征 5
2.3.1 物相分析（XRD） 5
2.4 电化学性能测试 5
2.4.1 电极片的制作 5
2.4.2 电解液、锂片、隔膜 6
2.4.3 扣式半电池组装 6
2.4.4 充放电测试 6
2.4.5 循环伏安测试 (CV) 6
2.4.6 交流阻抗测试 (EIS) 6
3 结果与讨论 6
3.1 LiMn1-xFexPO4材料结构的表征 6
3.2 LiMn1-xFexPO4材料的电化学性能 12
3.2.1 LiMnxFe1-xPO4材料的循环性能 12
3.2.1 LiMnxFe1-xPO4材料的CV曲线 21
3.2.2 LiMnxFe1-xPO4材料的EIS曲线 23
4 结论 27
致 谢 28
参考文献 28
1 文献综述
1.1 前言
随着我国电动汽车、可再生能源产业化发展进程的加快，动力及储能锂离子电池的研究与开发迫在眉睫，但电池的安全问题一直阻碍着锂离子二次电池的发展。研发热稳定性好、高安全性的正极材料是提高锂离子电池安全性能的有效措施之一。目前，动力及储能锂离子电池主要使用LiFePO4作为正极材料。LiFePO4材料具有原材料价格低、充放电特性好、高功率性能稳定、可快速充电、循环寿命长、高温稳定性好等优点，但低的体积与质量能量密度及苛刻的合成条件等缺点限制了其发展。而LiMnPO4不仅原材料成本低，对合成条件也要求不高，在空气气氛下就可以合成，而且其4.1V的工作电压十分接LiCoO2，因此更具有应用潜力。然而，这类材料普遍存在的问题是导电率差，而且LiMnPO4的电导率只有LiFePO4的千分之一，几乎属于绝缘体的范畴。研究表明，对LiMnPO4 进行碳包覆和金属掺杂可改善材料的导电性、可逆容量和循环稳定性。