摘要
橄榄石型磷酸锰锂(LiMnPO4)具有能量密度高、安全性好、环境友好以及价格低廉等优点，是非常有前景的锂离子电池正极材料。然而LiMnPO4材料锂离子扩散速率慢、电子电导率低的缺点却限制了其充-放电性能，尤其是在大倍率下的性能发挥。针对上述问题，本论文分别从合成形貌可控的高分散性LiMnPO4纳米晶以改善其锂离子扩散动力学，及导电碳材料包覆以提升材料的电导率两方面对LiMnPO4正极材料进行改性，以期达到提高LiMnPO4正极材料电化学性能的目的。 首先，以PEG-H2O二元溶剂为介质，调控反应体系的pH在8.0-13.0范围内，通过溶剂热反应合成出了形貌可控、单分散的LiMnPO4纳米晶，并且观察到随着反应体系pH值不断升高，LiMnPO4材料从纳米棒到较厚的纳米片（平均厚度约50nm）再到更溥的纳米片（厚度20-30nm）的一系列形貌演变。同时，考察了反应物浓度以及不同溶剂体系对合成产物形貌的影响。 在此基础上，以葡萄糖为碳源，通过球磨及高温退火处理，对上述具有不同形貌及尺寸的单分散LiMnPO4纳米棒及纳米片状材料进行了热解碳包覆改性，以提高材料的电导率。电化学性能测试表明，较薄的LiMnPO4纳米片具有最好的充-放电性能，其次是较厚的LiMnPO4纳米片，而LiMnPO4纳米棒表现出最差的电化学性能。 为进一步提高LiMnPO4正极材料电导率，通过喷雾干燥方法制备了石墨烯改性的LiMnPO4正极材料。测试表明，其电化学性能明显优于热解碳改性的LiMnPO4正极材料。在充电倍率与放电倍率相同的条件下，其0.1C、1C、5C放电比容量分别高达149mAh·g-1、90mAh·g-1和64mAh·g-1，并且表现出优异的循环稳定性。
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