高濃度水熱合成LiMn1/3Fe2/3PO4/C復合材料及其電化學性能研究

穆志嬌，易宗慧，楊學，王子婕，馬莉，柳蕓，金洋洋

（寧夏師范學院 化學化工學院，寧夏固原，756099）

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鋰離子電池（LIBs）在電子通信產品和儲能電站等領域發(fā)揮著至關重要的作用。而正極材料對鋰離子電池的容量、循環(huán)壽命和安全性能等方面具有較大的影響。磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡稱LFP）作為正極材料中較有前景的材料之一，具備成本較低、環(huán)境友好、理論容量較高［1］等優(yōu)點，目前被廣泛應用于混合動力汽車和純電動汽車，但LFP在長期的充放電循環(huán)［2，3］過程中，離子電導率和電子電導率較低［4］，導致鋰離子電池的循環(huán)性能較差，而較差的循環(huán)性能會嚴重縮減電池壽命。同時，LFP的工作電壓（3.4V vs.Li/Li+）較低，在工作過程中可能會引起短路等安全問題。

為提高LFP的電化學性能，現(xiàn)有工作廣泛采用減小粒徑以增大材料接觸位點的方式來改善電池壽命，然而納米顆粒的團聚效應會導致材料導電性變差，從而降低電池性能。

除減小粒徑外，還可以摻雜金屬離子［5］，如Mn2+對LFP改性，用少量Mn來代替部分Fe，以提高材料的工作電壓、比容量及能量密度，優(yōu)化儲能及安全問題，進而得到具有較高能量密度與工作電壓的正極材料，從而提升材料整體的安全性與循環(huán)穩(wěn)定性。此外，包覆碳涂層導電材料［6］可抑制Li+在脫/嵌過程中引起的結構變化，從而提高材料的導電性及循環(huán)穩(wěn)定性。水熱法［7］合成產物時成本較低，能很好地控制產物配比，且摻雜較為均勻，濃度很小，Li+：Fe2+：P5+的初始濃度比為0.03：0.01：0.01 （mol/L）［8］，產率較低；采用高濃度水熱法可顯著提升產率。……