尖晶石錳酸鋰正極材料制備及其改性研究.pdf

1、鋰離子電池正極材料的兩個主要研發(fā)方向?yàn)榻档碗姵仉姌O材料成本與提高材料電化學(xué)性能?，F(xiàn)在公認(rèn)的電化學(xué)性能較好的電池材料有LiCoO2、 LiNiO2、 LiFePO4、尖晶石LiMn2O4等，其中尖晶石錳酸鋰具有安全性能好、資源豐富、價格低廉、環(huán)保、工作電壓高等特點(diǎn)，但尖晶石LiMn2O4的循環(huán)性能較差，特別是55℃高溫環(huán)境下容量衰減較快等原因阻礙其規(guī)?；瘧?yīng)用。目前，主要通過制備方法、摻雜、包覆等手段改變其弱點(diǎn)性能，改性研究成為尖晶石LiM

2、n2O4材料研究的熱點(diǎn)，本文主要對溶膠凝膠法制備的尖晶LiMn2O4進(jìn)行鎂元素?fù)诫s與氟化鈣表面包覆等改性研究。
　　 首先，采用低溫固相法與溶膠凝膠法制備尖晶石錳酸鋰材料，低溫固相法采用氫氧化鋰、醋酸錳、檸檬酸等為原料制備尖晶石錳酸鋰，溶膠凝膠法以醋酸鋰、醋酸錳、檸檬酸為原料制備。研究表明當(dāng)焙燒溫度700℃時，低溫固相法制備的產(chǎn)物首次充放電容量最大，達(dá)到121.3 mAh·g-1，當(dāng)pH值為7時，溶膠凝膠法制備的樣品結(jié)構(gòu)最完整。

3、通過對比發(fā)現(xiàn)溶膠凝膠法制得樣品電化學(xué)循環(huán)性能較好，在25℃下分別經(jīng)過20次循環(huán)后，溶膠凝膠法產(chǎn)物的容量保持率為90.5％，較低溫固相法提高2～3％。
　　 其次，以溶膠凝膠法制備的樣品為基體材料，制備包覆氟化鈣摩爾百分比分別為1％、2％、4％的樣品，研究表明，包覆后尖晶石LiMn2O4空間構(gòu)型不改變，由于包覆后基體材料與電解液接觸面積減少阻礙了錳離子的溶解，抑制了Jahn-Teller效應(yīng)。包覆含量為2％時具備最優(yōu)的倍率性能，且

4、循環(huán)性能提升較大，其中，在高溫55℃下，經(jīng)20次循環(huán)后，得出容量保持率較未包覆前提高4.3％。
　　 最后，采用溶膠凝膠法制備摻雜不同含量鎂元素的錳酸鋰，擇性能較優(yōu)良的摻雜產(chǎn)物為基體材料，進(jìn)行2％CaF2的包覆改性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，材料摻雜后首次放電容量下降，但電化學(xué)循環(huán)性能提高，其中摻雜含量4％的產(chǎn)物(LiMn1.96Mg0.04O4)時具備較優(yōu)的常溫與高溫循環(huán)性能，與未摻雜相比，雖在常溫下首次充放電容量下降2.2％，但容量保持率上