碳酸錳熱解法制備尖晶石錳酸鋰及其摻雜改性研究.pdf

1、尖晶石錳酸鋰具有錳資源豐富、成本低、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的鋰離子二次電池正極材料。本文采用工業(yè)上常用的碳酸錳熱解法制備錳氧化物前驅(qū)體，與Li2CO3混合后焙燒得到鋰離子電池正極材料LiMn2O4，降低了LiMn2O4的合成成本;并在碳酸錳制備過程中以共沉淀方式摻入Al3+、Mg2+制備LiAlxMn2-xO4,LiMgxMn2-xO4(x=0.01,0.02,0.03,0.05,0.1)，以改善材料的循環(huán)性能。通過

2、XRD、SEM、ICP、交流阻抗和循環(huán)伏安等手段對(duì)樣品的形貌、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能進(jìn)行表征。
　　對(duì)碳酸錳熱解法制備尖晶石錳酸鋰前驅(qū)體錳氧化物進(jìn)行了研究。通過對(duì)碳酸錳制備過程中反應(yīng)溫度、反應(yīng)液初始濃度、攪拌速度、進(jìn)料速度、陳化時(shí)間及碳酸錳熱解過程中熱解時(shí)間和熱解氣氛等因素進(jìn)行研究，確定了最優(yōu)條件。在最優(yōu)條件下制備的LiMn2O4顆粒結(jié)晶度較好，且顆粒大小分布均勻;其首次放電比容量為127.6 mAh/g，首次充放電效率為88.9％，1

3、C倍率下循環(huán)100次的容量保持率為80.1％。
　　對(duì)摻雜LiAlxMn2-xO4、LiMgxMn2-xO4材料進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)合成的前驅(qū)體及錳酸鋰材料均無雜相存在;增加摻雜量，會(huì)使LiAlxMn2-xO4顆粒不斷長大，LiMgxMn2-xO4顆粒減小并出現(xiàn)表面熔融現(xiàn)象。Al3+的摻入，降低了材料的首次放電比容量，大大地提高了材料的循環(huán)性能，尤其是高溫性能。常溫下，材料在1C下循環(huán)100次的容量保持率由未摻雜時(shí)的80.2％提升到L

4、iAl0.05Mn1.95O4的95.9％;高溫(55℃)條件下，LiMn2O4容量衰減比常溫下快，當(dāng)Al3+摻雜量達(dá)到x=0.05時(shí)，1C倍率下循環(huán)100次容量保持率由未摻雜的72.2％升高到90.7％。摻入Mg2+，材料的首次放電比容量衰減較少，循環(huán)性能提高，當(dāng)摻雜量x=0.03時(shí)，LiMg0.01Mn1.95O4材料在常溫和高溫下首次放電比容量分別為113.2 mAh/g和105.95 mAh/g，1C下循環(huán)100次容量保持率分別