多孔中空LiMn0.85Fe0.15PO4/C微球制备过程的湿法球磨工艺研究

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近些年来橄榄石材料LiMPO4(M=Fe、Mn)由于其较高的安全性、较低的成本、环境友好等优点而被大量的研究,LiFePO4复合材料已经被大量应用于锂电动汽车的动力电池中。相比LiFePO4, LiMnPO4有着更高的放电电压和能量密度,但是,其极低的电子导电率和离子扩散速率影响了其电化学性能,阻碍着LiMnPO4在锂电池中的大规模应用。为了提高LiMnPO4的电化学性能,本文采用湿法球磨-喷雾干燥-固相反应法制备多孔中空LiMn0.85Feo.i5P04/C微球,并用比表面积-孔径分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、拉曼光谱(Raman)、恒流充放电等技术研究了湿法球磨工艺对湿法球磨-喷雾干燥-固相反应制备的多孔中空LiMn0.85Fe0.15P04/C微球的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:合成的LiMn0.85Fe0.15P04/C的一次颗粒粒径随着球磨转速、循环流速和固含量的增加均先减小后增大,随蔗糖用量和球磨时间的增加而减小,直至基本保持不变。在蔗糖用量为19%、球磨转速2800r·min-1、球磨时间6h、循环流速1.5L·min-1,固含量100g·L-1的条件下制备的LiMn0.85Fe0.15PO4/C为多孔中空微球,由粒径约为40-100nm的一次颗粒和平均孔径为21.42nm的介孔组成,微球粒径为2-15μm,比表面积为49.56m2·g-1,碳含量为6.4%。合成的多孔中空LiMn0.85Fe0.15PO4/C微球材料的1C倍率放电比容量为135mAh·g-1,且循环50圈无衰减,表现出了良好的电化学性能,主要是由于中空多孔结构有利于锂离子的渗透和扩散。
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