Mn-BTC衍生錳酸鋰的制備及其放電性能研究

任敬霞，牛永強，張妍妍，侯 華，趙宇宏

(中北大學 材料科學與工程學院，高溫鋰電池材料實驗室，山西 太原 030051)

0 引 言

高溫鋰電池(工作溫度為100～300 ℃)是熱電池(工作溫度為350～600 ℃)技術的拓展與延伸[1]，旨在解決石油、天然氣和地熱勘探設備的高溫供能問題.經過多年發展，高溫鋰電池負極材料和電解質的選擇已逐漸趨于成熟，其中負極材料多采用鋰合金，性能接近純凈金屬鋰，電解質采用低熔點堿金屬硝酸鹽共熔鹽[2]，而尋求與之相匹配的正極材料是提高高溫鋰電池電壓、比容量和高溫穩定性的有效途徑.

傳統熱電池常用的二硫化物(如FeS2、CoS2)正極材料與堿金屬硝酸鹽在高溫下會發生劇烈的化學放熱反應，影響電池安全性[3]，不適用于高溫鋰電池.可溶性金屬硝酸鹽[4-6]和氯化物雖然與硝酸鹽電解質相容性較好，但因其在電解質中過大的溶解度而易發生自放電反應，會導致電池性能衰退.目前過渡族金屬氧化物正極材料[7-10]由于相容性較好、電位高及熱穩定性好而成為研究熱點.為了獲得更穩定的電壓和更大比容量，科研人員還嘗試用各種方法對其進行改性，如鋰化[10]、原子摻雜[9,11-12]等.

金屬有機框架化合物(Metal Organic Frameworks, MOFs)由于化學組成多樣、孔洞豐富和比表面積大等優點，其自身及衍生物已廣泛應用于儲能領域.Liao等人[13]利用釩金屬有機框架材料(MIL-101(V))作為反應釩源和碳源，通過高溫固相法合成了層狀結構碳包覆Li3V2(PO4)3材料，該材料作為鋰離子電池正極材料在0.5 C和1 C的電流密度下……