尖晶石錳酸鋰的合成以及離子摻雜對其高溫電性能研究.pdf

1、與LiCoO2、LiNiO2等電池正極材料相比,LiMn2O4以其安全性好、制備工藝簡單、資源豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn),是一種非常有潛力的正極材料。但由于各種用途的化學(xué)電源需要良好的高溫性能,而尖晶石LiMn2O4在高溫(≥55℃)下循環(huán)時,容量衰減迅速,不能很好的滿足這一要求,限制了它的商業(yè)化應(yīng)用。本文先是研究LiMn2O4制備,在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行離子摻雜改性以提高其高溫循環(huán)性能,并期望能對LiMn2O4今后的研究提供參考。
　　本

2、論文對LiMn2O4的前驅(qū)體Mn(OH)2、鋰配比、保溫時間以及燒成制度進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究,研究了前驅(qū)體Mn(OH)2體系反應(yīng)的pH值對沉淀顆粒密度以及對LiMn2O4電性能的影響,攪拌強(qiáng)度對錳酸鋰性能影響。研究表明,反應(yīng)體系pH值為10-10.5,電動攪拌的強(qiáng)度為300r/min左右,燒結(jié)采用兩段燒結(jié)(第一段溫度為630℃,第二段溫度為830℃-900℃),保溫時間確定為1440min-2880min,以及鋰錳比為1.05-1.07

3、。在此條件下制備的LiMn2O4有較好的電化學(xué)性能。
　　本論文首先通過TiO2摻雜對錳酸鋰常溫(25℃)進(jìn)行研究,當(dāng)摻Ti4+為0.00時,1C、50次周期循環(huán)后,容量衰減率為17.4％,當(dāng)Ti4+的摻雜量達(dá)到0.15最佳值時,同樣循環(huán)制度下,電池容量衰減率為10.31%,說明Ti4+摻雜對尖晶石LiMn2O4的循環(huán)性能有所改善;通過共沉淀法摻雜Al3+對尖晶石錳酸鋰電性能進(jìn)行改性,結(jié)果表明共沉淀法不能很好的改善尖晶石錳酸鋰的電

4、性能,主要是因?yàn)锳l(OH)3是兩性氫氧化物,會溶解于堿性溶液中。
　　本論文分別以TiO2、Al2O3為摻雜組分,系統(tǒng)研究離子摻雜LiMn2-xMxO4(M=Al3+,Ti4+)高溫(55℃)循環(huán)性能改善作用。研究結(jié)果顯示:當(dāng)摻雜組分M=0時,在環(huán)境溫度55℃、充放電電壓2.75-4.2V、1C下循環(huán),由LiMn2O4組裝的電池循環(huán)50次后的容量衰減率為48.56%;當(dāng)摻MTi4+=0.08時,在同樣高溫條件下循環(huán),由LiMn2