具有级次结构磷酸基纳米材料合成及其电化学性能表征

作     者：刘伟铭 

作者单位：青岛科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王磊

授予年度：2013年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：水热/溶剂热法 微(纳)米结构 级次结构 LiFePO4 LiMnPO4 

摘      要：橄榄石结构磷酸盐材料作为锂离子电池正极材料具有高比容量、高工作电压、原料成本低、环境无污染、循环性能优良、热稳定性好等优点,成为近年来材料研究的热点之一。但本身固有的低电子导电性和离子扩散能力制约了其在高性能设备上的应用。 本文,我们通过简单、温和的溶剂热技术合成出三维级次结构的LiMPO4(M=Fe,Mn)微球。这种微/纳米结构能为高性能锂离子电池材料提高非常好的体积能量密度：一是因为纳米级的主要结构确保了材料高倍率性能,二是微米级的二级亚结构保证了材料高振实密度。这种独特的三维结构、优异的性能,被认作理想的锂离子电池正极材料。本文主要研究结果如下： 1.通过溶剂热法,首次合成出具有级次结构的磷酸铁锂微球,样品由大量尺寸为100nm的纳米粒子组成。改变溶剂中丙三醇和水体积比,柠檬酸的量以及反应时间来调查其对产物形貌的影响并提出可能的生长机理。对碳包覆处理的磷酸铁锂微球进行电化学性能研究,结果表明该材料具有较高的放电容量,良好的循环稳定性。 2.通过溶剂热法,首次合成出具有级次结构桃形磷酸铁锂微球。我们对样品形貌演化,可能生长机理及反应参数对形貌的影响做了详细的研究。碳包覆处理后,LiMnPO4微球具有优异的电化学性能,是一个很有前途的正极材料。 3、在水热条件下,通过使用不同的表面活性剂和有机酸,控制合成了一系列具有纺锤形结构的磷酸盐材料。通过一系列表征手段,研究合成产物的结构、形貌。