电池正极材料的微波合成

LiFePO4、LiMn2O4、LiCoO2是常见的锂离子电池正极材料，由于具有原材料价格低廉、安全性好、环保等特点得到了广泛的关注和应用。采用微波合成锂离子电池正极材料具有合成周期短、高效节能、材料电比容量大、性能稳定等优点。

1、在以草酸亚铁、和磷酸二氢铵为原料，微波焙烧合成LiFePO4，焙烧3-10min即可完成材料的制备。材料电性能检测0.1C下放电电容可达140.0mAh/g。

2、阻碍锂离子电池正极材料LiMn2O4发展的主要原因是循环过程中容量衰减严重。目前大量科研工作的研究均在需求改善LiMn2O4循环性能的制备方法。

采用微波模板法制备Co掺杂的LiMn2O4尖晶石材料，并对材料进行表征，结果发现：样品是球形颗粒，粒径分布范围窄，比表面积较大，因而电化学活性点多；Co与Mn均匀分布于立方晶系的16 d位置，Co与Mn之间存在的协同作用，使得尖晶石LiMn2O4材料的立方晶胞的体积减小，在Li+的脱出和嵌入过程中，晶胞的变形性减小，这样可以避免Li+的反复脱出和嵌入而造成的晶格塌陷，从而有效延长样品的循环寿命，提高其动态结构稳定性。同时电化学测试结果表明：掺杂Co的样品与纯LiMn2O4相比，循环性能得到提高。

同样研究发现，在多次充放电过程中，由于LiCoO2的锂离子的反复嵌入和脱出，使其结构多次收缩和膨胀发生改变，导致LiCoO2发生粒间松动而脱落，使内阻增大，容量减小。

微波合成法制备了含添加元素分别为P、Al、La的正极材料LiCoO2。添加P时，可提高LiCoO2的放电电压和快速充放电能力提高；添加Al元素时，可提高LiCoO2的放电平台、而且放电平稳；添加La元素的时，可提高LiCoO2的放电平台和电池的可逆容量。