硅酸锰锂-碳复合材料的合成与性能表征.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2012年第o4期文章编号：1002—1124(2012)04—0015—03科麟荨硅酸锰锂一碳复合材料的合成开发与性能表征邓超’，孙言虹，马丽，董哲，尚宇(哈尔滨师范大学化学化工学院。黑龙江哈尔滨150025)摘要：合成了新型LiMnSiOJC复合材料，并且采用多种物理及化学分析方法分析了复合材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明，碳的复合有效提高了材料的电子和离子传导性，有利于其电化学动力学的改善。电化学测试结果表明，LiMnSiOdC复合材料具有较好的充放电能力和循环稳定性。关键词：Li2MnSiOJC；复合材料；电化学中图分

2、类号：TM91文献标识码：ASynthesisandcharacterizationofLizMnSiOdCcomposite‘DENGChao*SUNYan-hong，MALi，DONGZhe，SHANGYu(CollegeofChemistryandChemicalEngineering，HarbinNormalUniversity，Harbin150025，China)Abstract：AnovelLi2MnSiOdCcompositewassynthesizedandcharacterizedbyphysicalandchemicalmeasurements．The

3、resultsindicatedthattheamorphouscarbonimproveboththeelectronconductivityandiontransportcapability，whichfacilitatestheelectrochemicalkineticsofthecomposite．Therefore，enhancedelectrochemicalcapabilityandcyclepropertiesoftheLi2MnSiO4／Ccompositewereobtained．Keywords：Li2MnSiOJC；composite；electr

4、ochemistry锂离子二次电池是近年来发展起来的一种新型化学电源，与其他二次电源相比，它具有比能量1实验部分高、使用寿命长、污染小和工作电压高等特点。目前商品化的锂离子电池正极材料主要是氧化物类材1．1LizMnSiOdC复合材料的制备采用固相法制备Li2MnSi04／C材料。将化学剂量料，它具有容量高、可逆性好、易于生产等突出优点『lI比的乙酸锂、乙酸锰、SiO及蔗糖在行星式球磨机。但是，由于LiCoO：成本较高，且存在一定毒性，限制了在低造价领域大规模生产的应用前景。在过中研磨24h，然后将混合物在700％下N：保护下煅去的十年中，人们一直在试图寻找可替代LiCoO

5、的烧lOh，得到Li2MnSiOdC复合材料。具有低衰减、长寿命、高容量和低成本等特点的新1．2材料的表征型材料【】。采用日本Rigaku公司的x射线衍射仪对合成硅酸盐基材料是一种新型电极材料，它具有成产物进行x射线分析，管电压40kV，管电流40mA。本低廉、环保、安全性能好、结构稳定、电化学性能采用日本HITCHI公司的扫描电子显微镜对材料进较好等特点，受到了研究者广泛的重视，成为最具行形貌分析。采用元素分析仪对材料中的碳含量进发展潜力的锂离子电池正极材料之一【。为了进一行分析。采用HORIBA型拉曼光谱仪对材料中碳的步提高硅酸盐基材料的电化学性能，我们合成了形态进行分

6、析。LizMnSiOdC复合材料。详细研究了材料的物理和化1．3电极制备及电化学性能表征学性能，并且探讨了其作用机理。以N一甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂溶解聚偏氟乙烯(PVDF)，配制成粘结剂溶液。将所制备的正极材料、乙炔黑及粘结剂(按照PVDF计算)，按照质量比80：10：10的比例混合均匀后，调成膏状物均收稿日期：2012—01—30匀图于铝箔上将图好的铝箔至于真空干燥箱中在基金项目：黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计0资助项目(1155G28)60℃下干燥，IOMPa压力下滚压后，制成正极片。以作者简介：邓超，副教授，研究方向：电化学。金属锂作为负极，1mol·L

7、-的LiPF6作为电解液，在16邓超等：硅酸锰锂一碳复合材料的合成与性能表征2012年第4期真空手套箱中组装成电池。将电池在深圳新威公司生产的BTS充放电测试仪上以2～4．4V电压范围进行充放电测试。2结果与讨论图1是在所制备的LiMnSiO4／C的XRD谱图。图3LizMnSiOdC复合材料的扫描电镜图片Fig．3SEMimagesofLizMnSiO4／Ccomposite由图3可见，Li：MnSiO4／C材料的表面比较粗糙。该现象说明碳在材料表面形成了多孔表面膜，其不仅提高了材料的导电性，还有利于离子在材料中