水热合成法制备磷酸锰锂

王奥

(沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110870)

1 引言

随着社会的发展，人们对新能源的需求越来越大，迫切的开发一种环保的新能源来代替原有的化石燃料[1,2]。所谓锂离子电池，是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池[3-5]。锂离子电池由正负极材料、隔膜以及电解液构成，其正、负极材料的结构均能够嵌脱锂离子。由于其特有的优点成为人们开发和利用的重要能源[6-7]。随着电子设备和电动汽车的研发和生产，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高。

2 实验制备与表征

水热合成的制备方法[8]：在25mL的聚四氟乙烯的反应釜中加入MnCO3·4H2O(0.2504g，1mmol)，LiH2PO4(0.8410g，3mmol)和10mL的水混合，在磁力搅拌器下搅拌15min。密封后放入恒温鼓风干燥箱中150℃的条件下反应72h，然后让反应釜冷却至室温。抽滤后得到咖啡色粉末，放到滤纸上自然干燥并收集，分子式为LiMnPO4。

粉末XRD测试结果，如图2.1所示，从图2.1中可以看出晶体的衍射峰明显，利用Jade6.0软件与测试结果的图谱进行比对，得出测试出的粉末XRD谱图与Jade6.0里面的LiMnPO4的PDF卡片基本一致，如下图2.2所示，该图表示水热合成制备的LiMnPO4的粉末XRD图谱与PDF卡片进行对比，二者完全吻合，说明产物纯度很高。

图2.1 合成的LiMnPO4的粉末XRD谱图

图2.2 水热合成方法的LiMnPO4与PDF卡片对比图

下图2.5的a图和b图为水热合成的LiMnPO4的微观形貌图，a图放大了5000倍，观察到样品呈现簇状。图b放大了15000倍，从b图中可以看出这些团簇是由许许多多棒状的颗粒聚集而成。图4.5c为磷酸锰锂样品的EDS能谱图，可以看出锰和磷的比例近似为1：1，和LiMnPO4的分子式中Mn与P元素的比例基本一致。

图2.5 水热合成的LiMnPO4的SEM谱图以及EDS谱图

3 结果与讨论

利用较少的药品合成出了LiMnPO4，并对其进行成分、形貌、元素等分析。微观形貌为簇状结构，元素所含比例锰与磷的比例为1:1，这也符合磷酸锰锂中的元素比例。粉末X射线衍射与PDF卡片的各个衍射峰以及对应的各个晶面都完全匹配，确认为磷酸锰锂。

参考文献：

[1] 吴宇平，万春荣，姜长印等.锂离子二次电池[M].北京:化学工业出版社，2002

[2] 王辰云,杨文超,毕玉敬,等.磷酸锰锂制备与改性研究[C].全国固态离子学学术会议暨新型能源材料与技术国际研讨会.2014

[3] 朱建楠.锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备与改性[D].大连理工大学,2016

[4] 赵鹏翔.锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备及性能研究[D].北京石油化工学院,2015

[5] 程蕊.固相法磷酸锰锂制备及性能研究[D].河北工业大学,2015

[6] 于非,周震涛,胡勤琴.碳掺杂磷酸锰铁锂的制备、结构与性能[J].合成化学,2007,15(b11)79.

[7] 王力臻,王坤,张凯庆.磷酸锰锂的制备及其电性能研究[C].河南省化学会2010年学术年会论文摘要集,2010

[8] 樊文研.锂离子电池正极材料磷酸锰锂的水热合成[J].电池工业,2011,16(5):267.