生物质碳源制备锂离子电池正极材料Na2MnPO4F/C及其电化学性能研究*

李 伟，刘 峥，艾慧婷，周含子，吕奕菊，张淑芬,2

(1. 桂林理工大学 化学与生物工程学院 电磁化学功能物质广西区重点实验室，广西 桂林 541004；2. 大连理工大学 精细化工重点实验室，辽宁 大连，116024)

0 引 言

近年来，储能设备逐渐成为研究热门，锂离子电池作为最热门的电池之一，对其的需求量日益增加。然而，地壳中锂元素仅为0.0065%，锂资源十分短缺，这对于锂离子电池是个巨大的冲击。

LiCoO2作为商品化锂离子电池中最成功的正极材料，理论容量能达到274 m Ah/g，但在实际的应用当中，有着许多致命的问题。在当电池充放电中需要让锂离子的脱嵌量在0.55个单元以下，否则能使材料发生不可逆的相变，容量快速衰减，因为脱嵌量的改变，最终实验中实际容量只在140 m Ah/g左右。同时地壳中钴元素的含量并不比锂元素的含量多，资源也是十分紧张，钴的毒性也会令其应用受到限制[1-3]。当钴酸锂作为正极材料时，过度充电后，可能会导致电池材料分解，并产生大量的热甚至爆炸。

目前聚阴离子型正极材料因为结构的稳定受到众多人的关注与研究[4]。所谓的聚阴离子型化合物就是指一系列含有八面体或者四面体阴离子结构单元(XOm)n-(Y)k-(X=P、S、Mo和W等，Y=F和OH等)的化合物的总称，在该种结构框架中四面体和八面体进行三维连接，最终形成网状结构[5]，结构都十分稳定。用于作正极材料的聚阴离子型磷酸盐(如橄榄石晶体结构LiFePO4[6-8]、LiMnPO4[9]和单斜晶体结构的Li3V2(PO4)3[10-12]等)，与传统正极材料相比，比容量较高、低危险性并对环境污染小，但这类聚阴离子型磷酸盐也存在工作电压平台较低(如LiFePO4为3.4 V)，锂离子扩散速度较慢等不足。……