LiMn0.8Fe0.2PO4/C纳米复合材料的制备与电化学性能研究

摘要： 结合溶胶-凝胶和高温固相合成方法成功制备了橄榄石结构的LiMn0.8Fe0.2PO4/C固溶体材料, X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征结果表明纳米尺度的LiMn0.8Fe0.2PO4颗粒均匀分散于原位形成的碳导电网络中。将该纳米复合材料用作锂离子电池正极材料时, 充放电曲线中除了对应于Fe3+/Fe2+电对的较短平台(~3.5 V vs Li+/Li)外, 更高电压的长平台(~4.1 V vs Li+/Li)对应于LiMn0.8Fe0.2PO4晶格中Mn随Li+脱出嵌入的氧化还原反应, 该高的电压平台可明显提高相应锂离子电池的能量密度。此外, 使用恒电流间歇滴定技术(GITT)和电化学阻抗谱(EIS)详细研究了LiMn0.8Fe0.2PO4/C电极中锂的化学扩散行为, GITT和EIS所得的锂化学扩散系数DLi分别为5×10-15 ~ 1×10-14 cm2/s和1.27×10-13 ~ 2.11×10-13 cm2/s。研究结果表明, DLi值随测试温度的升高而增加, 因此可以通过提高工作温度来改善该类材料的电化学性能。