多孔球形Li2MnSiO4C正极材料的制备及电化学性能.pdf

助 锨 材 料 2012年第7期(43)卷 多孔球形 Li2MnSiO4／c正极材料的制备及电化学性能 汪燕鸣，王广健 ，丁素芳 (淮北师范大学 化学与材料科学学院，安徽 淮北 235000) 摘 要： 采用湿法球磨一喷雾干燥法制备 了多孔球形 保持 115mAh／g，表现出较好的循环稳定性 。 锂 离子 电池 LiMnSiO ／C复合正极材料 。X射 线衍 使用碳包覆的纳米尺寸粒子可缩短 Li固相扩散 射 (xRD)表 明合成的LiMnSiO 具有正交结构，属于 路径 ，极大地提高聚阴离子型 Li。MnSiO 材料 的电子 Pmn2 空间群 。扫描 电镜 (SEM)和透射 电镜 (TEM) 电导率和离子电导率。但纳米粉末会降低振实密度导 显示粉体复合材料 为直径 1Om 左右的球形 团簇 ，由 致低的体积能量密度 。因此 ，为了获得高 的电化学活 100nm左右的颗粒堆积而成 ，颗粒表面包覆 1层大约 性，由一次纳米颗粒组装成的二次微米球结构是聚阴 3nm的碳层 。电化学测试表 明，在 0．05和 0．5C倍率 离子型正极材料 的理想形貌之一。本文通过湿法球 下 ，Li2MnSiO ／C样品的首次放 电容量分别为 153和 磨一喷雾干燥法制备 了多孔球形 LiMnSiO ／c复合正 110mAh／g，50次循环后容量分别保持 8O 和 6696／。 极材料 ，操作简单 ，反应条件较易控制。一次颗粒细小 关键词 ： 锂离子电池 ；硅酸锰锂 ；多孔球形；正极材料 均匀 ，均匀的碳包覆及多孔结构使得 LiMnSiO ／c材 中图分类号 ： TM912．9 文献标识码 ：A 料具有优异的循环性能和倍率性能。 文章编号 ：1001-9731(2012)07—0924—03 2 实 验 1 引 言 2．1 材料合成 目前 ，全球各大汽车企业在新能源技术领域展开 Li2MnSiO ／c通过湿法球磨一喷雾干燥法制备 。 激烈的竞争，相继推出了各具特色的混合 电动汽车。 按化学计量 比准确称取 Li。CO。、MnCO。、纳米 SiO 制约新能源汽车产业化的关键因素之一就是制备高能 (20nm)，并加入适量的乙炔黑和壳聚糖作为碳源 ，置 量密度和高功率密度的锂离子动力电池。低成本，高 于氧化锆球磨罐 中，加适量去离子水 ，以350r／rain的 安全性 ，高容量及高 电压是 目前锂离子电池发展的主 转速球磨 5h。将得到的浆料在离心式 喷雾干燥机 中 要方 向，满足上述要求 的聚阴离子型 LiMPO 和 进行喷雾干燥。进 口温度 220℃，载气压力 0．4MPa， LiMSiO (M—Fe、Mn、Co和 Ni)正极材料受到广泛 进料流速 18mL／min。将旋风分离器收集的前驱体粉 的关注和研究_】]。目前 ，LiFePO 材料 已成功应用在 末放入管式炉中，在氩气保护下 350。C恒温 2h后继续 电动汽车上 ，但其相对较低的容量 (170mAh／g)和电压 升温至 700℃，恒温 10h后 自然冷却，得到LiMnSiO ／ (3．4V)仍难满足高功率动力 电池 的要求。在正硅酸