磷酸铁锰锂正极材料研究.pdf

摘要 摘要 本论文对磷酸铁锰锂正极材料开展了复合正极材料的验证研究工作，分为三 个部分。 第一部分是磷酸铁锂/磷酸铁锰锂核壳包覆结构的正极材料研究。 9:1 按照设计比为 ，对比了不同核原位包覆制备的磷酸铁锂的扣式电池测试 数据。结果表明，用STL 无碳磷酸铁锂制备的原位包覆材料，扣式电池0.2C放 电比容量约为148mAh/g，首效约为94%，1C放电比容量为125.4 至127mAh/g， 对比正常纯磷酸铁锂的克容量发挥，用无碳磷酸铁锂为核的原位包覆材料，克容 量发挥较低，这可能与浆料粒度分布较不均匀相关，但中值电压参数明显提高， 说明核壳结构已经形成。与STL 结果相比，用DY 磷酸铁锂氧化物作为核，进 0.2C 155mAh/g 96% 1C 行原位包覆得到的材料， 放电比容量约为 ，首效为 左右， 放电比容量约为143mAh/g，已达到正常磷酸铁锂的水平，其中值电压约为3.44V， 高于普通磷酸铁锂3.389V。测试结果说明用DY 磷酸铁锂氧化物作为核，得到 了较为理想的磷酸铁锂磷酸铁锰锂的核壳结构，并得到了预期的设计效果。/ 当提高核壳比到8:2 时，各方面性能指数都相对下降。真实情况可能是，材 料内部并没有完全形成核壳结构材料，部分磷酸铁锰锂没有参与到壳结构当中。 各厂家原材料不同造成了实验结果的差异。从电化学数据来看，当核壳比例提高 时，材料的首效会随着降低，氧化物的核壳结构材料性能优于此批次纯磷酸铁锂 的性能，说明核材料采用氧化物更具备优势。对比采取分步添加各原材料的实验 结果，表明合成方法对于磷酸铁锂磷酸铁锰锂的核壳结构效果影响很大。/ 实验结果说明，原位包覆的磷酸铁锂/磷酸铁锰锂的核壳结构方式是可行的， 具有较好的应用意义。 第二部分是LiMn Fe PO /C 核壳结构涂覆三元材料的研究工作。 0.6 0.4 4 采用的球磨与喷雾干燥两种方法结合，制备LiMn Fe PO /C核壳结构。采 0.6 0.4 4 用涂覆浆料的方式包覆三元材料，形成层状结构的极片。SEM 测试表明，复合 30-80nm 5 材料是由一次纳米 （ ）粒子组成二次微米球型颗粒，颗粒的直径约为 微米，颗粒表面均匀包覆碳层。XRD 测试没有出现碳材料的谱峰，说明曲线为 LiMn Fe PO 材料，无其他杂相。2032 扣式电池的充放电曲线测试结果表明， 0.6 0.4 4 0.2C 195.2mAh/g 1C 放电比容量约为 ，保持了三元材料优良的比容量。电池 循环 100周后，容量衰减率仅为10%，表现出优良的循环性能。组装14500 电池，结 果表明，电池安全通过4C-10V 过充实验、穿刺实验和短路实验。 第三部分是磷酸铁锰锂混合磷酸铁锂的正极材料研究。 磷酸铁锰锂物理混合磷酸铁锂，并未改善磷酸铁锂电池的性能，可能是研究 I 摘要 思路拓宽，不能只简单混合，应该增加混合后的烧结工艺，相关实验方案已在改 进当中。 论文的研究工作，探索了磷酸铁锰锂复合材料电极的可行性技术路线，许多 实验有待后续加以完善。很多相关机理，也是我们的能力和认知所达不到的，这 将为我们持续不断地进行相关研究工作，奠定了一个较好的基础。 关键词：磷酸铁锰锂 包覆 双平台 电化学性能