模板法制備層狀錳酸鋰材料及其摻雜改性研究.pdf

1、錳酸鋰材料由于具有資源豐富、價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好、耐過(guò)充放電、耐大電流放電和安全性能好等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有前途的正極材料之一,尤其適合用作未來(lái)電動(dòng)車動(dòng)力電池的正極材料。在錳氧化物中可用作正極材料的有尖晶石型LiMn2O4和層狀LiMnO2。但是尖晶石型LiMn2O4初始容量較低、循環(huán)性能差,而層狀LiMnO2理論容量高達(dá)285mAh/g,幾乎是LiMn2O4的兩倍,循環(huán)性能較好,引起來(lái)人們極大的興趣,逐漸成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn),是一種具有

2、廣闊發(fā)展前景的正極材料。
　　 本文首先以商業(yè)級(jí)大孔徑硅膠為模板,利用硅膠的多孔結(jié)構(gòu)制備了具有納米尺寸的LiMnO2正極材料,TEM透射電鏡顯示模板法制備的材料的顆粒尺寸在30-50nm之間,與硅膠孔徑尺寸基本吻合。然后采用普通法制備了微米級(jí)LiMnO2材料。用循環(huán)充放電測(cè)試考察了產(chǎn)物的電化學(xué)性能,結(jié)果顯示模板法制備的納米尺寸LiMnO2與微米級(jí)材料相比顯示了更好的充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性,但是兩者放電比容量都較低。
　　

3、 為了更好提高材料的放電比容量和循環(huán)性能,在模板法的基礎(chǔ)上分別摻雜不同的稀土元素Ce和La。XRD物相結(jié)果表明所制備的摻雜材料結(jié)晶度較好,純度較高。顆粒尺寸也都在硅膠孔徑范圍內(nèi).充放電測(cè)試顯示摻雜La或者Ce后,無(wú)論是材料的放電比容量和循環(huán)性能都有了較大幅度的提高。其中2％Ce摻雜的錳酸鋰材料初次容量為108.6mAh/g,在30次循環(huán)后容量是98.8mAh/g,容量保持率在90.9％。4％La摻雜的錳酸鋰材料初次容量為113.5mAh

4、/g,循環(huán)30次后其放電比容量是103mAh/g,容量保持率為90.7％。
　　 在模板法單元摻雜的基礎(chǔ)上嘗試二元摻雜,以期能進(jìn)一步提高材料的電化學(xué)性能。我們分別在2％Ce和4％La摻雜的基礎(chǔ)上分別摻雜不同比例的Ni,充放電測(cè)試表明摻雜后材料的放電比容量都有一個(gè)穩(wěn)步上升的過(guò)程,然后趨于穩(wěn)定,其中LiMn0.90Ni0.08Ce0.02O2首次放電比容量是87.8mAh/g,循環(huán)30次后其放電比容量為132.4mAh/g,容量保持