摘要
锂离子电池具有能量密度高、寿命长、污染小等特点而被广泛应用在手机、笔记本电脑等电子移动设备中。正极材料较低的充放电比容量是限制电池能量密度进一步提升的瓶颈。与传统的层状氧化物和聚阴离子型LiFePO4正极材料相比，富锂聚阴离子型正极材料Li2FeSiO4具有理论比容量高、环境友好等优势。但由于本身电子导电率低、锂离子扩散速率小、材料制备过程容易产生杂质等原因。Li2FeSiO4的实际比容量远低于其理论值。本论文研究了水热法制备Li2FeSiO4正极材料的条件,并对该材料进行了碳包覆和利用表面活性剂混合Pmn21→P21/n相变中间体以调控活性晶面的研究。研究成果如下: 1、采用水热法制备了Li2FeSiO4。研究了水热过程中不同反应温度和时间作用下对产物纯度的影响。结果表明水热反应条件为180℃24h时，可以制得具有较高纯度的Pmn21型Li2FeSiO4，在55℃下以1C(1C=166mA·g-1)倍率充放电测试，最高可以达到132.9mAh·g-1的放电比容量。 2、对180℃24h水热条件下制备的Li2FeSiO4进行碳包覆，研究了以不同碳源进行碳包覆后产物的纯度、碳层的石墨化程度。结果表明以柠檬酸作为碳源可以制备出高纯的P21/n型Li2FeSiO4/C复合材料，并且表面碳层石墨化程度最高，在55℃下以1C倍率充放电测试，最高可以达到161mAh·g-1的放电比容量。 3、利用表面活性剂干预Pmn21→P21/n相变中间体，制备了具有大量暴露的锂离子活性晶面的纳米片状Li2FeSiO4，显著改善了电化学反应活性，在55℃下以1C倍率充放电测试，最高可以达到211.3mAh·g-1的放电比容量。
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