锂离子二次电池正极材料LiMnBO3的合成与导电聚合物复合改性研究

本项目从合成方法、电极过程动力学以及材料的导电高分子复合改性方面对硼酸盐类正极材料LiMnBO3进行系统研究，以拓宽锂离子电池正极材料的选择范围。在研究LiMnBO3正极材料的微波固相合成基础上，开展LiMnBO3正极材料的导电高分子（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚联苯胺、聚邻苯二胺）复合改性研究，重点考察导电高分子材料所具有的特殊形貌对LiMnBO3正极材料性能的改善机制。运用交流阻抗及循环伏安等电化学方法以及X射线粉末衍射，傅立叶红外和X光电子能谱等分析技术，从微观的角度分析材料合成方法、合成条件、导电高分子复合对材料电化学性能的影响规律，揭示材料微结构特性对材料电化学性能的影响。该研究项目，符合开发轻巧、无毒、无害、高性能电池材料的要求，对于开发新型能源材料将具有一定参考价值。

本项目运用了充放电性能测试、交流阻抗及循环伏安等电化学方法以及X射线粉末衍射、红外光谱、Raman光谱、SEM、TEM、HR-TEM等分析技术，对硼酸盐类正极材料LiMnBO3进行系统研究。分别采用两种微波固相合成方法以及溶胶-凝胶法、溶剂热法等方法对LiMnBO3及其碳包覆材料进行了合成研究并同时开展了LiMnBO3正极材料的导电高分子复合改性研究。成功制得了具有六方及单斜结构的LiMnBO3。其中单斜结构的LiMnBO3（m-LiMnBO3）在0.05C倍率下放电容量最高达到了173.2 mAh•g-1，循环50周后该材料容量保持率仅将至148.2 mAh•g-1，达到同类材料最佳值。此外，本项目从微观的角度分析材料合成方法、合成条件、导电高分子复合对材料电化学性能的影响。结果表明，采用本体聚合制备LiMnBO3/导电聚合物复合材料无法制得纯相正极材料，表明导电聚合物的掺入破坏了LiMnBO3晶体结构从而降低了材料电化学性能，各聚合物包覆材料充放电性能均逊色于纯相的LiMnBO3及其碳包覆材料。