形貌可控的錳酸鋰正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、人類的生存和發(fā)展，需要面對(duì)諸多挑戰(zhàn)，首當(dāng)其中的就是能源和環(huán)境的問題，現(xiàn)如今各個(gè)國家都在開發(fā)利用電動(dòng)汽車來解決這些問題。鋰離子電池是動(dòng)力汽車的不錯(cuò)選擇，而正極材料尖晶石型LiMn2O4穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保無毒以及充放電性能好，已經(jīng)成為研究最多、開發(fā)范圍最廣、最具應(yīng)用前景的正極材料之一。因此，研究出性能卓越的尖晶石LiMn2O4具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。鋰電工作研究者認(rèn)為電池材料的尺寸和形貌是影響其電化學(xué)性能的重要因素，本論文從前驅(qū)體入手，合成不同

2、形貌的LiMn2O4，對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　本文從前驅(qū)體入手，采用簡(jiǎn)單的碳酸鹽沉淀法合成出立方體MnCO3，接著高溫煅燒處理，然后對(duì)煅燒與否的兩種前驅(qū)體采用高溫固相法制備出立方LiMn2O4。XRD表明煅燒處理后的MnCO3分解成了MnO2，并且發(fā)現(xiàn)以此合成的正極材料LiMn2O4的性能要優(yōu)于未煅燒合成的材料。在3.00～4.30 V電壓范圍內(nèi)，煅燒后再鋰化制備出的立方體LiMn2O4正極材料在0.2 C倍率下首次放電比

3、容量為116.9 mA h/g，經(jīng)過100次循環(huán)后降為93.5 mA h/g，容量保持率為80.0％，2C倍率平均放電比容量達(dá)88.2 mA h/g。
　　采用水熱合成法和碳酸鹽沉淀法合出微米級(jí)的不同形貌前驅(qū)體，再煅燒處理，然后鋰化成不同形貌的LiMn2O4并研究它們的電化學(xué)性能，其中球形材料性能最優(yōu)，立方體材料次之，紡錘體材料性能最差。在3.00～4.30V電壓范圍中，球形材料在0.2 C倍率下首次放電比容量為121.2 mA

4、h/g，經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率為86.6％，2C倍率下平均放電容量能達(dá)到103.5 mA h/g。
　　分別采用水熱合成法和低溫靜置法合出球形空心MnO2前驅(qū)體，再通過高溫固相法合出對(duì)應(yīng)的LiMn2O4，研究了球形空心材料電化學(xué)性能，其中由水熱合成法制得的前驅(qū)體所合成的球形空心材料性能最佳。在3.00～4.30 V電壓范圍內(nèi)，該球形空心LiMn2O4材料在0.2 C倍率下的首次放電比容量為112.6 mAh/g，經(jīng)過100次