CN105322145A - 一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料及制备方法和应用 - Google Patents

一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料及其制备方法和应用。首先制备出磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料，然后和蔗糖混合后在惰性气体中煅烧即得磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料，所得材料的颗粒表面被碳层均匀包覆，颗粒粒径小于100nm，且粒径大小可控；其中，磷酸铁锰锂为LiFexMn1-xPO4，0<x<1。该磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料可制备非水电解质的电化学器件，所述非水电解质的电化学器件由正极膜、负极膜、介于两者之间的隔膜及含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质组成，其中，所述正极部分采用磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。本发明方法成本低、环境友好，并且制备出的磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料粒径均一，结晶度高；同时材料具有较高的比容量和优异的倍率性能。

Description

一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用。
背景技术
从移动电子设备到电动车动力源，锂离子电池正得到越来越广泛的应用，而锂离子电池性能的改善主要取决于嵌脱锂电极材料的性能。目前，商用锂离子电池广泛采用层状LiMO2和尖晶石LiM2O4结构的化合物（M=Co、Ni、Mn等过渡金属离子）及其改性材料，这类材料存在诸如成本高、循环寿命不好等不足。
作为锂离子电池正极材料，橄榄石结构磷酸锰锂（LiFexMn1-xPO4）材料具有低成本、工作电压高、环境友好、比容量大等优点而备受关注。然而该材料的电导率较低和动力学较差，导致其的实际容量很小和倍率性能较差，限制了它的实际应用。减小粒径可以缩短锂离子和电子的传输距离是提高LiFexMn1-xPO4倍率容量的有效途径。溶剂热是合成纳米材料方面有巨大优势，产物结晶性好、相纯、粒径分布窄。科研工作者在溶剂热法合成LiFexMn1-xPO4的研究中做了大量工作，但很难将材料粒径降低到100nm以内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、环境友好、工作电压高、比容量大，而且电导率高的新型锂离子电池正极材料及其制备方法和应用。
本发明提供的锂离子电池正极材料，是一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料，由磷酸铁锰锂、石墨烯、碳三种材料复合组成，碳层均匀包覆于颗粒表面，且材料粒径小于100nm，其中，磷酸铁锰锂为LiFexMn1-xPO4，0<x<1。
本发明提出的磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料：1–80mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，4-6mLLiOH（浓度为2.5-3.5molL-1，优选浓度为3molL-1），4-6mLH3PO4（浓度为0.5-1.5molL-1，优选浓度为1molL-1），4-6mLMnSO4和FeSO4混合溶液（MnSO4和FeSO4两种盐浓度共计为0.8-1.5molL-1，优选浓度为1molL-1）的水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜中，140–220℃反应2–24h，得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料；
（2）制备磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料：0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.1–0.5g蔗糖混匀，惰性气氛下，550–700℃高温处理，即得磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。
上述制备的磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料，可用于制备非水电解质的电化学器件中的正极材料。具体来说，所述非水电解质的电化学器件由正极膜、负极膜、介于两者之间的隔膜及含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质组成，其中，所述正极部分采用磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。
本发明中，所述的电化学器件，包括负极采用碳类及非碳类锂离子嵌入化合物的含有机电解质的锂离子电池，采用活性碳或赝电容电极材料含有机电解质的混合型电化学电容器。
本发明中，所述的含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质为液体电解质、离子液体、聚合物电解质或全固态电解质。
本发明中，所述的负极锂离子嵌入化合物中，所述碳类材料主要为石墨化碳、非石墨化碳、碳纳米管和石墨烯等材料中的一种或其中的几种，或者为上述化合物材料表面改性处理的电极材料；所述而非碳类材料为钛酸锂、磷基材料、锡基金属材料、钒基负极材料等材料中的一种或其中的几种，或者为上述化合物材料掺杂或表面改性处理的电极材料；所述活性碳电极材料选自活性炭、碳纤维、碳气溶胶、碳纳米管或石墨烯等；所述赝电容电极材料选自金属氧化物电极材料（如RuO2，NiOx、MnO2、V2O5，CoOx等）与聚合物电极材料（如PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT）。
本发明的效果为，制得了纳米级的磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料，所得材料粒径均一，结晶度高，具有较高的比容量和优异的倍率性能；且该方法技术成本低，环境友好。
附图说明
图1是本发明所制LiFe0.2Mn0.8PO4/C的XRD。
图2是本发明所制LiFe0.2Mn0.8PO4的SEM。
图3是本发明所制LiFe0.2Mn0.8PO4/C的TEM。
图4是本发明所制LiFe0.2Mn0.8PO4/C在不同倍率下的充放电曲线。
图5是本发明所制LiFe0.33Mn0.67PO4/C在不同倍率下的充放电曲线。
图6是本发明所制LiFe0.5Mn0.5PO4/C在不同倍率下的充放电曲线。
图7是本发明所制LiFe0.67Mn0.33PO4/C在不同倍率下的充放电曲线。
具体实施方式
从以下实施例可以更好地理解本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例
实施例1：
将5mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为0.8和0.2molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，140℃反应2h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.1g蔗糖混匀，惰性气氛下，550℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图可以看出，所制备的LiFe0.2Mn0.8PO4/C复合材料为纯相，颗粒粒径大约为50nm。（详见图1、图2和图3）。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量的10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C，显示了优异的倍率性能。（详见图4）。
实施例2：
将10mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为0.67和0.33molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，150℃反应4h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.2g蔗糖混匀，惰性气氛下，600℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图分析可以看出，所制备的LiFe0.33Mn0.67PO4/C复合材料为纯相，颗粒粒径大约为50nm。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量的10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C，显示了优异的倍率性能。（详见图5）。
实施例3：
将20mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为0.5和0.5molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，160℃反应6h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.3g蔗糖混匀，惰性气氛下，650℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图分析可以看出，所制备的LiFe0.5Mn0.5PO4/C复合材料为纯相，颗粒粒径大约为50nm。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C，显示了优异的倍率性能。（详见图6）。
实施例4：
将40mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为0.33和0.67molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，180℃反应8h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.35g蔗糖混匀，惰性气氛下，700℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图分析可以看出，所制备的LiFe0.67Mn0.33PO4/C复合材料为纯相，颗粒粒径大约为50nm。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量的10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C，显示了优异的倍率性能。（详见图7）。
实施例5：
将50mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为0.2和0.8molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，190℃反应10h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。②0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.4g蔗糖混匀，惰性气氛下，700℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图分析可以看出，所制备的LiFe0.8Mn0.2PO4/C复合材料为纯相，颗粒粒径大约为50nm。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量的10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C显示了倍率能力。
实施例6：
将60mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为0和1molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，200℃反应12h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.45g蔗糖混匀，惰性气氛下，700℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图分析可以看出，所制备的LiFePO4/C复合材料为纯相，颗粒粒径大约为50nm。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量的10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C，显示了优异的倍率性能。
实施例7：
将80mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中，5mLLiOH（3molL-1），5mLH3PO4（1molL-1），5mLMnSO4和FeSO4混合溶液（两种盐浓度分别为1和0molL-1）水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，转入水热釜，220℃反应24h得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料。将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.5g蔗糖混匀，惰性气氛下，700℃高温处理得到磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。从其XRD,SEM和TEM图分析可以看出，所制备的LiFePO4/C复合材料为纯相颗粒粒径大约为50nm。
将上述所制正极材料粉末与浓度为9%聚偏氟乙烯N-甲基-2-吡咯烷酮溶液充分研磨成为均匀浆状粘稠液，其中聚偏氟乙烯占负极材料粉末重量的10%；然后在铝箔上涂布为0.1mm，溶剂挥发后在1MPa压力下进行滚压处理，之后放置在80℃真空烘箱中干燥12小时，以此作为锂离子电池的工作电极。在手套箱中按照正极/隔膜/负极的顺序组装进行单电极测试。单电极测试以锂片为负极，1MLiPF6·EC/DEC/DMC（体积比为1:1:1）为电解液，隔膜采用商用锂离子电池隔膜，组装成扣式电池（CR2016）。电池工作区间为2~4.5V，充电倍率为C/20，放电倍率依次为C/20，C/10，C/5，C/2，1C和2C，显示了优异的倍率性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料，其特征在于，由磷酸铁锰锂、石墨烯、碳三种材料复合而成，且碳层均匀包覆于颗粒表面，该材料粒径小于100nm，粒径大小可控；其中，磷酸铁锰锂分子式为LiFexMn1-xPO4，0<x<1。
2.一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）制备磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料：将1–80mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中；然后将4-6mLLiOH水溶液，4-6mLH3PO4水溶液，4-6mLMnSO4和FeSO4的混合水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，再转入水热釜中，于140–220℃反应2–24h，得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料；所述溶液中，LiOH水溶液浓度为2.5-3.5molL-1，H3PO4水溶液浓度为0.5-1.5molL-1，MnSO4和FeSO4混合水溶液中两种盐浓度共计为0.8-1.5molL-1；
（2）制备磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料：将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.1–0.5g蔗糖混匀，惰性气氛下，550–700℃高温处理，即得磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。
3.根据权利要求1所述磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料在制备非水电解质的电化学器件中的应用，其特征在于，所述非水电解质的电化学器件由正极膜、负极膜、介于两者之间的隔膜及含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质组成，其中，所述正极部分采用磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的电化学器件包括负极采用碳类及非碳类锂离子嵌入化合物的含有机电解质的锂离子电池、采用活性碳或赝电容电极材料含有机电解质的混合型电化学电容器。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质为液体电解质、离子液体、聚合物电解质或全固态电解质。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的负极锂离子嵌入化合物中，所述碳类材料为石墨化碳、非石墨化碳、碳纳米管和石墨烯中的一种或其中的几种，或者为上述材料表面改性处理的材料；所述而非碳类为钛酸锂、磷基材料、锡基金属材料、钒基材料中的一种或其中的几种，或者为上述材料掺杂或表面改性处理的材料；所述活性碳电极材料为活性炭、碳纤维、碳气溶胶、碳纳米管或石墨烯；所述赝电容电极材料选自金属氧化物电极材料RuO2、NiOx、MnO2、V2O5、CoOx，或者选自聚合物电极材料PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108270004A (zh) * 2018-01-19 2018-07-10 河北力滔电池材料有限公司 磷酸铁锂正极材料及制备方法
CN111916703A (zh) * 2020-07-27 2020-11-10 福建巨电新能源股份有限公司 一种磷酸锰铁锂/碳@石墨烯复合材料的原位合成方法
CN113394382A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 北京化工大学 一种磷酸钛钾@碳-氧化还原石墨烯材料及其制备方法和钾离子电池
CN114373912A (zh) * 2021-12-31 2022-04-19 江苏贝特瑞纳米科技有限公司 一种氟掺杂磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法
CN114566393A (zh) * 2022-03-23 2022-05-31 上海奥威科技开发有限公司 一种用于锂离子电容器的复合正极材料及其应用
CN114899369A (zh) * 2022-04-08 2022-08-12 西部诚业科技发展(深圳)有限公司 一种导电组合物及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102299326A (zh) * 2011-08-04 2011-12-28 浙江工业大学 一种石墨烯改性的磷酸铁锂/碳复合材料及其应用
CN104600292A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京万源工业有限公司 一种碳-石墨烯双重修饰磷酸铁锂正极材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102299326A (zh) * 2011-08-04 2011-12-28 浙江工业大学 一种石墨烯改性的磷酸铁锂/碳复合材料及其应用
CN104600292A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京万源工业有限公司 一种碳-石墨烯双重修饰磷酸铁锂正极材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KE WANG等: ""An additional discharge plateau of Mn3+ in LiFe0.5Mn0.5PO4 at high current rates"", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 *
KE WANG等: ""Graphene oxide assisted solvothermal synthesis of LiMnPO4 nanoplates cathode materials for lithium ion batteries"", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *
REN LI等: ""Enhanced carbon-coating performance of LiMn0.8Fe0.2PO4/C via solvothermal method by adding of graphene"", 《SYNTHETIC METALS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108270004A (zh) * 2018-01-19 2018-07-10 河北力滔电池材料有限公司 磷酸铁锂正极材料及制备方法
CN108270004B (zh) * 2018-01-19 2020-06-09 河北力滔电池材料有限公司 磷酸铁锂正极材料及制备方法
CN111916703A (zh) * 2020-07-27 2020-11-10 福建巨电新能源股份有限公司 一种磷酸锰铁锂/碳@石墨烯复合材料的原位合成方法
CN113394382A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 北京化工大学 一种磷酸钛钾@碳-氧化还原石墨烯材料及其制备方法和钾离子电池
CN113394382B (zh) * 2021-06-11 2022-11-15 北京化工大学 一种磷酸钛钾@碳-还原氧化石墨烯材料及其制备方法和钾离子电池
CN114373912A (zh) * 2021-12-31 2022-04-19 江苏贝特瑞纳米科技有限公司 一种氟掺杂磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法
CN114373912B (zh) * 2021-12-31 2023-09-08 江苏贝特瑞纳米科技有限公司 一种氟掺杂磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法
CN114566393A (zh) * 2022-03-23 2022-05-31 上海奥威科技开发有限公司 一种用于锂离子电容器的复合正极材料及其应用
CN114899369A (zh) * 2022-04-08 2022-08-12 西部诚业科技发展(深圳)有限公司 一种导电组合物及其制备方法
CN114899369B (zh) * 2022-04-08 2024-03-12 西部诚业科技发展(深圳)有限公司 一种导电组合物及其制备方法

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