Li4Ti5O12包覆LiMn2O4的制備與高溫電化學性能的改進.pdf

1、尖晶石錳酸鋰正極材料是鋰離子電池正極材料中的一種，優(yōu)點眾多：原料成本低，價格低廉，安全性能好，電壓平臺高，合成難度低，對環(huán)境友好等，被認為是具有商業(yè)化潛質的正極材料之一。雖然優(yōu)點眾多，但是存在循環(huán)性能及高溫環(huán)境下電化學性能差的缺點，這阻礙了尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)的進一步大規(guī)模生產(chǎn)及應用。為了解決該正極材料的缺點，本文通過對合成工藝的優(yōu)化、表面包覆兩大方面，改善常溫或者高溫下的尖晶石錳酸鋰的電化學性能及循環(huán)型性能。并通過SEM，

2、XRD，TG-DTG，CV曲線以及電化學測試對所合成的樣品進行表征，觀察其表面形貌，晶體結構，電化學性能等特征，并對這些測試結果分析研究，主要包括以下兩方面：
　　1．高溫固相法合成。原料采用MnO2和Li2CO3，考察煅燒溫度及預球磨。
　　（a）燒結溫度的影響。分別考察了一段式燒結及二段式燒結的燒結溫度。通過合成材料的晶粒形貌、晶體結構及電化學測試結果分析，結果表明，在常溫下，0.5C循環(huán)，一段式燒結材料時溫度 T=80

3、0℃下合成的樣品的電化學性能最佳，初始容量為115.1mAh/g，20次循環(huán)后的容量保持率為88.1％；二段式燒結材料時終燒溫度也是在T終=800℃時電化學性能最好，初始容量達到127mAh/g，在第20次循環(huán)時的放電比容量仍然在117.5 mAh/g，容量保持率高達92.7%。
　?。╞）球磨條件的影響。考察電解二氧化錳（EMD）預球磨過程中球的大小和質量配比對EMD粒徑和形貌的影響以及對合成的LiMn2O4電化學性能的影響。試

4、驗結果表明，當全部使用小球（直徑6mm）預磨MnO2時，所制備的LiMn2O4尖晶石樣品的晶粒尺寸適中，分布均勻，形貌較好。常溫下，0.5C倍率，在3.4~4.35V電壓下，LiMn2O4的首次及第20次的放電比容量分別為120mAh/g和116mAh/g。
　　2．表面包覆。利用高溫固相法合成尖晶石LiMn2O4，并采用溶膠-凝膠法在尖晶石 LiMn2O4表面包覆 Li4Ti5O12，制備了不同包覆量以及不同退火溫度包覆后的正極

5、材料。掃描電鏡及X-射線衍射測試結果表明，LiMn2O4表面包覆Li4Ti5O12后，其晶體結構保持不變，Li4Ti5O12顆粒僅附著在 LiMn2O4的表面而已。模擬電池分別在室溫以及高溫（55℃）下，0.5C倍率充放電測試，結果顯示：包覆量x=1.5%以及退火溫度T=600℃的包覆條件材料的電化學性能最佳。尤其是在高溫（55℃）下，包覆量x=1.5%的容量保持率達到89%，退火溫度T=600℃的容量保持率達到87%，而未包覆的LiM