LiMn2O4-LiFe0.5Mn0.5PO4-C二元復合電極制備及其電化學行為

潘懷韜 米常煥

摘要：采用溶劑熱方法制備微米級單分散空心球結構的LiFe0.5Mn0.5PO4材料，溶劑選用乙二醇，前驅體材料選用空心球狀Li3PO4，錳源選用MnCl2·4H2O，鐵源選用FeCl2·7H2O，通過使等量的鐵錳以軟模版的方法進行制備。將LiFe0.5Mn0.5PO4用葡萄糖進行浸漬-干燥-煅燒處理得到LiFe0.5Mn0.5PO4/C材料。將其與LiMn2O4復合得到不同質量配比的二元復合電極材料，通進行電化學測試。結果表明：含量占比為5%的樣品，在0.05C狀態下，其放電比容量數值可高達163.2 mAhg-1，達到了理論容量的97%;在0.5 C、1 C、2 C下進行放電比容量測試，其結果分別表現為146.9 mAhg-1、131.5 mAhg-1、112.6 mAhg-1。

引言

1991年，鋰離子電池的首次問世，對相關業界發展造成巨大影響[1]。 近年來，鋰離子電池使人們將視線從小型的使用設備轉向了較大型的使用設備[2]。 在社會的要求下，鋰離子電池陰極材料的性能提升成為了現在最需要解決的問題[3]。

磷酸系橄欖石結構材料具有環境友好特性，此外其內部具有強力磷氧共價鍵結構，將該材料用于鋰離子電池正極能夠充分發揮其穩定性及安全性[4]。以我們制備的空心球結構 LiFe0.5Mn0.5PO4而言，它具有兩個對容量貢獻均等的放電平臺，包括鐵的放電平臺3.45 V vs.Li/Li+ 及錳的放電平臺4.1 V vs. Li/Li+[5]。而且4.1 V相對高的電位既達到了對材料能量密度的要求，在該狀態下電解液也比較穩定，不會存在高電壓使電解液出現分解情況。 此外， LiFe0.5Mn0.5PO4具有高達170 mAhg-1的理論放電容量，能夠高度匹配純電動與混合型動力汽車性能需求。但是，磷酸系材料還存著一個大電流狀態下放電能量較差的缺點。這是由于該結構材料在充放電作用下會發生較為典型的兩相反應，從而使得這種結構的材料電導率表現較低，造成放電能量下降。……