納米錳酸鋰及錳酸鋰-石墨烯復合物的制備與電化學性質研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種安全、便攜的儲能裝置，是目前最貼近人們日常生活的一種新能源。相較于早先出現的干電池、鉛蓄電池、鎳氫電池等，鋰離子電池在工作電壓、比容量、使用壽命、安全性等方面有著明顯的優(yōu)勢，因此，幾乎所有的電動汽車都以鋰離子電池作為動力源。但是，目前鋰離子電池的容量與功率仍需進一步的提高。本碩士論文以錳酸鋰正極材料為研究對象，通過其納米粉體的合成及與石墨烯的復合，以此提高錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的電化學性質。
　　首先，以高

2、錳酸鉀為錳源，氫氧化鋰為鋰源，抗壞血酸為還原劑，利用水熱法在140-200℃，1-7小時下合成錳酸鋰粉體。研究了水熱溫度，時間，原料配比對合成錳酸鋰純度的影響規(guī)律并分析了其微觀結構。進一步研究了其在0.1-5C充放電倍率下的電化學性質。結果表明：180℃保溫5小時，高錳酸鉀與抗壞血酸的物質的量比為5:3，是該水熱體系制備錳酸鋰的最佳條件。所得錳酸鋰的顆粒尺寸分布均一，約為50 nm，且具有單晶結構特征。其不需焙燒處理即可在5 C充放電倍

3、率下表現出95 mA h g-1的可逆比容量，并且循環(huán)100次之后可逆比容量仍然可以達到82 mA h g-1。
　　接著，以高錳酸鉀與硫酸亞錳為錳源，氫氧化鋰為鋰源，利用水熱法在80-150℃，3-12小時下合成錳酸鋰粉體。研究了水熱溫度，時間，原料配比對合成錳酸鋰純度的影響規(guī)律并分析了其微觀結構。結果表明：90℃保溫6小時，高錳酸鉀與硫酸亞錳的物質的量的比為3:7，是該水熱體系制備錳酸鋰的最佳條件。物相分析顯示，所得錳酸鋰粉體

4、含有微量的四氧化三錳，經180℃二次水熱處理，即可消除該微量四氧化三錳。
　　在制備純相納米錳酸鋰之后，將其分散在乙醇中，與還原氧化石墨烯直接進行機械混合，通過旋蒸去除乙醇得到錳酸鋰與還原氧化石墨烯的復合物。SEM結果顯示，該復合物中錳酸鋰、還原氧化石墨烯的團聚較嚴重，未達到均勻復合的效果。該復合物在0.1 C充放電倍率下的充電比容量約為109 mA h g-1，在5 C充放電倍率下的放電比容量約為80 mA h g-1，與純相納