LiMPO4(M=Fe,Mn)的离子热法合成、结构表征及性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuan_98
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离子热合成法是一种用离子液体同时作为溶剂和潜在的结构导向剂来制备无机材料的新型方法。离子热法是为区别于水热法而提出的,最突出的特点是可以在常压下制备材料。本文利用离子热合成法在常压低温的温和条件下制备锂离子电池正极材料LiMPO4(M=Fe, Mn),以乙醇胺乳酸盐离子液体(EAL)、乙醇胺乙酸盐离子液体(EAA)、二乙醇胺乙酸盐离子液体(DEA)和三乙醇胺乳酸盐离子液体(TEL)四种醇胺类离子液体为反应介质,考察了离子液体种类、反应时间、合成温度、表面活性剂、高温处理等因素对制备正极材料及其性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了材料的相态和形貌,采用恒流充放电法研究了材料的电化学性能。结果表明:(1)利用离子热法在常压低温的温和条件下以EAL、EAA、DEA和TEL四种离子液体为反应介质均能制备出具有橄榄石型晶体结构的LiFePO4和LiMnPO4材料。(2)不同离子液体中得到的LiFePO4样品形貌均为规则的橄榄球形,但颗粒尺寸有差别,在离子液体EAA、DEA和TEL中获得的橄榄球形LiFePO4样品的长度均为400nm左右,而EAL中获得的橄榄球形颗粒的长度达到2.5μm;不同离子液体制备的LiMnPO4样品的形貌不统一,有棒状、薄片状以及不规则的颗粒。(3)离子液体中形成橄榄球形颗粒的可能机理包括LiFePO4晶体的形成和橄榄球形颗粒的生长两个过程,而离子液体在两个过程中分别主要起到溶剂和结构导向剂的作用。(4)添加表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)能调控LiFePO4样品的形貌和颗粒大小。(5)在EAL、EAA、DEA和TEL四种离子液体中制备的LiFePO4材料在0.1C充放电倍率的首次充放电容量最高达122.9mA h/g,经过进一步高温处理后则高达145.1mA h/g;在离子液体中制备出的LiMnPO4未经进一步处理时几乎没有放电平台,而混入碳源后经高温处理获得的LiMnPO4/C复合材料的放电容量最高达115.3mA h/g(0.05C)。
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