常用的合成LiMnPO4的方法主要有高温固相合成法、沉淀合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法，随着对其合成研究的进一步深入，多元醇法、喷雾干燥法、模板合成法等新方法应用而生。这些新方法合成的LiMnPO4材料具有较小的颗粒尺寸，有利于电性能的提高，但对设备的要求比较高，且对工艺关键控制点的准确度要求更精确，这在很大程度上限制了新方法的工业化发展。因此，寻求易操作、易控制的制备方法是目前产业化的重点。
高温固相法具有操作方便、合成工艺简单、合成条件易控制等优势，被广泛用于锂电池正极材料的工业化生产中。Zhong等通过固相反应合成了包覆不同碳源（蔗糖、柠檬酸和草酸）的LiMnPO4/碳材料，以柠檬酸作为碳源的LiMnPO4/碳材料的初始放电容量可达117.8 mAh·g-1，在0.05C倍率下循环30次后，容量仍为98.2 mAh·g-1。但高温固相法也有一定的缺陷，如合成的材料颗粒较大、粒径不均匀，这会导致材料的电化学性能较差。
为找到适宜LiMnPO4产业化生产的方法，宁夏职业技术学院的曹永宁等将湿法球磨与高温固相法相结合，分别以油酸、葡萄糖、石墨、硬脂酸作为碳源对LiMnPO4进行表面包覆合成了LiMnPO4/碳材料，并对其进行显微组织分析和电化学性能测试。
试样制备与试验方法
以MnCO3、Li2CO3和NH4H2PO4分别作为锰源、锂源以及磷源，按照锂、锰、磷的物质的量比为1.05:1:1的比例称取原料（原料总质量为20g，其中锂源过量30%），放入容量为150mL的氧化铝球磨罐中，并分别加入20%的油酸、葡萄糖、石墨、硬脂酸作为碳源，与原料混合均匀。在球磨罐中加入20mL丙酮作为分散剂，然后放入QM-1SP型行星式球磨机中，在300r·min-1的转速下球磨24h，将球磨后的混合粉置于80℃真空烘箱中干燥24h；然后再放置于有N2保护的SK2-4-10型气氛炉进行两步高温煅烧处理，首先于300℃下恒温3h，之后再在600℃下恒温16h；最后冷却到室温，研磨后过200目筛即可得LiMnPO4/碳正极材料。
将制备的LiMnPO4/碳材料、炭黑放入110℃烘箱中干燥，然后按照一定质量比，称取LiMnPO4/碳、炭黑、PVDF（PVDF为加入了N-甲基吡咯烷酮的溶液，质量分数为5%），进行机械搅拌搅拌，机械搅拌机的转速为450r·min-1，搅拌0.5 h后取出浆料；将搅拌均匀的浆料均匀地涂在预处理过的干净的铝箔上，挑选涂布均匀且平整的部分极片，置于压片机下裁成小圆片后，采用精度为用万分之一的天平称量质量。在ZKX型真空手套箱内，将电池壳置于工作台上，将正极片置于1mol·L-1电解液(由LiPF6、碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯按体积比为1:1:1混合而成)中浸湿后，放入正极壳中，取一隔膜（聚丙烯隔膜）覆盖在正极片上，然后放置锂片（金属锂片为电池负极）和泡沫镍，然后用负极电池壳将正极壳盖住；将组装好的电池置于封口机下，将电池壳压实封口，制备出纽扣电池。
图：纽扣电池 来源：网络
试验方法及结果
采用LAND-5.1型电性能测试仪对纽扣电池进行充放电测试，恒温25℃，充放电倍率0.1C，电压范围2.5~4.5V；使用CHI670D型电化学工作站对纽扣电池进行循环伏安分析，循环伏安测试参数:扫描电压范围为2.5~4.5V，扫描速率为0.1mV·s-1。
油酸包覆的LiMnPO4/碳材料具有较好的电化学性能，首次充电比容量为140.6 mAh·g-1，放电比容量可达123.4 mAh·g-1，首次充放电效率达87.76%；在0.1C倍率下10次循环后，放电比容量保持在119mAh·g-1，电性能优于石墨、硬脂酸和葡萄糖包覆LiMnPO4/碳正极材料。
节选自《机械工程材料》2015年第9期
本文作者：曹永宁（1965-），男，工程硕士，宁夏职业技术学院副教授，主要从事机械工程、材料等研究。
