鋰離子電池高能量密度鎳—錳基尖晶石型正極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池高能量密度正極材料LiNi0.5Mn1.5O4具有高達(dá)4.7V的充放電平臺(tái)，而因此成為了鋰離子電池正極材料研究的重點(diǎn)。這種具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的正極材料具有兩種空間群結(jié)構(gòu)即:Fd3m空間群結(jié)構(gòu)和P4332空間群結(jié)構(gòu)。兩種不同的空間群結(jié)構(gòu)對(duì)電化學(xué)性能的影響也比較大，所以利用合成工藝來控制其結(jié)構(gòu)也是合成工藝中的重點(diǎn)。
　　 本論文采用了以下幾種合成方法:固相法、共沉淀法、溶膠凝膠法、水熱法等合成了尖晶石型正極材料LiNi0.5

2、Mn1.5O4。并對(duì)正極材料LiNi0.5Mn1.5O4進(jìn)行了摻雜改性研究，探討了最佳的摻雜量;用LiV3O8對(duì)正極材料LiNi0.5Mn1.5O4進(jìn)行表面包覆改性，探討了最佳的包覆量。
　　 首先，對(duì)材料LiNi0.5Mn1.5O4合成方法進(jìn)行了工藝優(yōu)化。利用X射線粉末衍射(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)以及電化學(xué)性能測試等手段分析可得:共沉淀法合成LiNi0.5Mn1.5O4的最佳焙燒時(shí)間是20h;溶膠凝膠法中以草酸為配

3、體且配比是1∶2時(shí)所得材料性能最優(yōu)。
　　 其次，對(duì)材料LiNi0.5Mn1.5O4進(jìn)行了離子摻雜改性。使用各種合成方法制備材料LiMxNi0.5-x/2Mn1.5-x/2O4-yNy(M:一種或幾種陽離子，N:一種或幾種陰離子;x和y為0，0.02，0.04，0.07，0.10，0.20等)，在陽離子位置上摻入一種或幾種陽離子(Al，F(xiàn)e，Co，Cr，Mg)，或在陰離子位置上摻入一種或幾種陰離子(F)，或在陰陽離子位置上共摻入

4、一種或幾種離子，探討了摻雜對(duì)正極材料結(jié)構(gòu)，形貌以及電化學(xué)性能的影響。結(jié)論為，選擇合適離子，控制適宜摻雜量的結(jié)晶度以及顆粒均勻性均有提高，而且對(duì)倍率性能和循環(huán)性能都有改善。
　　 再次，對(duì)材料LiNi0.5Mn1.5O4進(jìn)行了LiV3O8包覆改性研究。本論文用不同的方法對(duì)材料進(jìn)行了包覆。經(jīng)過XRD，SEM和電化學(xué)性能測試等分析手段表明:LiV3O8包覆可以縮短鋰離子的傳輸通道;LiV3O8包覆可以改善正極材料的循環(huán)性能以及倍率性能