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Mn2+掺杂对LiFePO4正极材料结构、性能及嵌锂动力学的影响

本站小编 哈尔滨工业大学/2019-10-24

Mn2+掺杂对LiFePO4正极材料结构、性能及嵌锂动力学的影响

伊廷锋1,2,3, 朱彦荣1, 沈浩宇2,3, 马永泉3, 左朋建2, 诸荣孙1

(1. 安徽工业大学 化学与化工学院,243002 安徽 马鞍山;2. 哈尔滨工业大学 化工学院, 150001 哈尔滨;3. 超威电源有限公司,313100 浙江 湖州)



摘要:

为了改善橄榄石型LiFePO4正极材料的性能,采用高温固相法合成了Mn掺杂的LiMnxFe1-xPO4(x=0,0.0,0.5,0.0,0.50)材料.采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱研究了材料的结构、电化学性能和锂离子嵌脱动力学.结果表明,锰掺杂的LiFePO4样品颗粒分布比较均匀,具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,LiMnxFe1-xPO4是纯相的橄榄石结构.在不同倍率下,LiMn0.4Fe0.6PO4具有最高的放电容量和最好的动力学性能.Mn的掺杂提高了LiFePO4材料的可逆性、锂离子扩散系数和放电容量,减小了电荷转移电阻,进而提高了其动力学性能.

关键词:  锂离子电池  正极材料  LiMnxFe1-xPO4  动力学性能

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2013.07.022

分类号:

基金项目:国家自然科学基金资助项目(2,1);中国博士后科学基金资助项目(2012M520749);浙江省博士后科研择优资助项目(Bsh1201013);安徽工业大学“绿色能源材料化学基础研究与应用开发”创新团队资助项目(TD201202).



Effects of Mn2+ doping on structure, performance and kinetic of lithium-ion insertion of LiFePO4 positive-electrode material

YI Tingfeng1,2,3, ZHU Yanrong1, SHEN Haoyu2,3, MA Yongquan2,3, ZUO Pengjian2, ZHU Rongsun1

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University of Technology, 243002 Maanshan, Anhui, China; 2. School of Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, 150001 Harbin, China; 3. Chilwee Power Co., Ltd, 313100 Huzhou, Zhejiang, China)

Abstract:

To improve the performance of olivine LiFePO4 positive-electrode material, the Mn-doped LiMnxFe1-xPO4(x=0,0.0,0.5,0.0,0.50) materials were prepared by a solid-state reaction method. The structure, electrochemical performance and lithium ion insertion-extraction kinetic of the material are investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD), charge-discharge tests, cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that the Mn-doped LiFePO4 material powders have a uniform morphology, a small particle size and narrow particle size distribution, and LiMnxFe1-xPO4 materials are pure phase olivine structure. LiMn0.4Fe0.6PO4 shows the highest discharge capacity and the best kinetic performance among all samples at different rates. The Mn doping improves the reversibility, Li+ions diffusion coefficient and discharge capacity, and reduces the charge transfer resistance, and then increase the kinetic performance of LiFePO4 material.

Key words:  lithium ion battery  positive-electrode material  LiMnxFe1-xPO4   kinetic performance


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