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近年来,一种新型的建立在正硅酸盐基础上的聚阴离子正极材料,Li2MSiO4(M=Fe,Mn,Co,Ni),具备结构稳定、环境友好、成本低廉、安全性高等优点,有成为新一代锂离子电池正极材料的潜力。Li2MSiO4最具吸引力的优势是其单位晶胞可以脱嵌两个锂离子,因此具有333mAh/g的高理论容量。与Li2FeSiO4相比,Li2MnSiO4在空气中更稳定,并且可以提供更高的电池电压(相对于Li+/Li为4.1V)。Li2MrrSiO4材料具有脱锂相不稳定和电子电导率低的缺点,在加上Mrr3+的姜泰勒效应,导致Li2MnSiO4材料的电化学性能不佳。因此迄今为止,关于Li2MnSiO4的研究较少。本论文用固相法制备了LI2MnSiO4和Li2MnSiO4/C纳米球,并对其进行表征和电化学性能测试。
1.用轻微修饰的Stober法合成单分散的SiO2球。
使用轻微修饰的Stober法,通过改变氨水和正硅酸四乙酯的用量,调节SiO2产物的颗粒尺寸。合成了直径~500和300nm的单分散性好、粒径均匀的SiO2球。
2.用固相法合成了均匀的Li2MnSiO4和Li2MnSiO4/C纳米球,并对其进行表征和电化学性能测试。
设计了一种固相法合成规则形貌的Li2MnSiO4的方法,即通过调节SiO2前驱物,调节Li2MnSiO4产物的形貌和尺寸,合成了直径~500和300nm的规则的Li2MnSiO4纳米球。SEM分析结果表明,高温煅烧后,Li2MnSiO4产物保持了相应的SiO2前驱物的形貌和尺寸。以葡萄糖作碳源,对L12MnSiO4纳米球进行碳包覆,获得了Li2MnSiO4/C纳米球复合材料。产物都为正交结构(空间群Pmn21)。研究了颗粒尺寸对电化学性能的影响,结果表明,与直径~500nm的Li2MnSiO4/C相比,直径~300nm的Li2MiSi04/C纳米球具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性。