多孔球狀LiMn2O4的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、尖晶石 LiMn2O4具有成本低、安全低毒、原材料豐富和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為非常有前景的正極材料。但是尖晶石 LiMn2O4在循環(huán)過(guò)程中，會(huì)存在 Mn3+的溶解侵蝕和Jahn-Teller效應(yīng)，從而導(dǎo)致其容量衰減特別是高溫條件下容量衰減比較嚴(yán)重，進(jìn)而制約了其大規(guī)模應(yīng)用。本文采用溫和的制備方法制備出了電化學(xué)性能優(yōu)異的多孔球狀 LiMn2O4，隨后通過(guò)控制制備過(guò)程中碳酸鈉和氫氧化鈉的濃度比，制備了三種不同孔徑的多孔球狀 LiMn2O4，接著

2、對(duì)球的大小和孔徑大小對(duì)材料的電化學(xué)性能的影響做了詳細(xì)的研究；最后對(duì)與 LiMn2O4相匹配的電解液體系進(jìn)行了初步的研究。
　　多孔球狀 LiMn2O4呈現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能，在5 C的放電倍率下，依然有71 mAh g?1的放電比容量；在0.5 C的放電倍率下，在100次的循環(huán)后放電比容量保持率為92％。多孔球狀 LiMn2O4材料優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能主要由它的球狀結(jié)構(gòu)所決定，多孔球有納米顆粒組成，納米顆粒縮短了鋰離子的遷

3、移路徑，增加了鋰離子的脫嵌反應(yīng)點(diǎn)；球狀多孔的結(jié)構(gòu)也能承受充放電過(guò)程中體積變化所帶來(lái)的張力，有利于充分保持材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
　　三種不同孔徑的多孔球狀 LiMn2O4材料均是由相同大小的納米顆粒組成，納米顆?？s短了鋰離子的遷移路徑，增加了鋰離子的脫嵌反應(yīng)點(diǎn)。氮吸附/解吸分析表明三種多孔球狀 LiMn2O4材料的平均孔徑分別為17、19和11 nm，孔可以為充放電過(guò)程中的體積變化提供緩沖空間。三種多孔球狀 LiMn2O4材料在0.5

4、 C的放電倍率下，100次的循環(huán)后的放電比容量分別為120.5、108.6和117.9 mAh g?1，且具有最大孔徑的 LiMn2O4呈現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學(xué)性能，尤其是倍率性能，在5 C的放電倍率下，依然有79.6 mAh g?1的放電比容量。
　　LiBF2SO4基電解液體系與 LiMn2O4正極材料表現(xiàn)出很好的相容性。LiBF2SO4基電解液能夠有效的在正極材料表面形成一層 SEI膜來(lái)改善材料界面的穩(wěn)定性，利用LiBF2SO4