水熱法制備LiMn0.15Fe0.85PO4/C及其性能研究

張洪雷

水熱法制備LiMn0.15Fe0.85PO4/C及其性能研究

張洪雷

（天津大學 理學院， 天津 300354）

采用二乙二醇（DEG）輔助的水熱法制備了LiMn0.15Fe0.85PO4?/C復合材料，并通過XRD、SEM和電化學測試等研究了混合溶劑中水/DEG摩爾比、水熱反應時間和煅燒時間等對其結構、形貌和電化學性能的影響。實驗結果表明，當水/DEG摩爾比=3、水熱反應時間=24 h、煅燒時間’=3 h時所制備的LiMn0.15Fe0.85PO4?/C復合材料顆粒粒徑分布均勻，電化學性能最佳。

正極材料；水熱法；LiMn0.15Fe0.85PO4?/C

目前，LiFePO4由于其循環壽命長、安全性能好等優勢，被廣泛應用于新能源汽車領域[1]，然而，其相對較小的能量密度限制了其在續航里程方面的發展。而同為橄欖石結構的LiMnPO4，由于其相對較高的工作電壓（4.1 Vvs.3.45 V）和理論能量密度（701 W·h·kg-1vs. 586 W·h·kg-1）,有望成為下一代動力電池正極材料[2]。但是，LiMnPO4自身也存在一些問題[3-5]，比如較差的電子導電性、較小的鋰離子擴散系數，這成為限制LiMnPO4商業化應用的關鍵因素。由于LiFePO4?和LiMnPO4?二者的結構相似，能以任意比例互溶，人們嘗試制備LiMnFe1-xPO4固溶體，以將二者的優點結合起來。

Yamada等[6]在對LiMnFe1-xPO4固溶體材料的研究中發現，當向LiFePO4中摻入Mn2+時，鋰離子擴散系數提高，LiMnFe1-xPO4固溶體材料的倍率、循環等電化學性能均得到改善；Xu等[7]采用水熱法合成LiMnFe1-xPO4固溶體，電化學測試表明當=0.1時，材料在0.1C倍率下的首次放電比容量為141.4 mA·h·g-1，經過50次充放電循環后的容量保持率高達97.3%，材料的結構穩定性優異。

本文借助DEG輔助的水熱法合成LiMn0.15Fe0.85PO4?/C復合材料，并研究了水/DEG摩爾比、水熱反應時間以及煅燒時間等條件對其性能的影響。

1 實驗部分

1.1 材料合成

通過DEG輔助的水熱法制備LiMn0.15Fe0.85- -PO4?/C復合材料。……