鋰離子電池正極LiMn2O4的改性研究.pdf

1、鋰離子二次電池因其具有較高的能量密度，安全性能好，在儲能器件中獨(dú)占鰲頭，目前廣泛運(yùn)用于便攜式儲能設(shè)備。正極材料決定鋰離子電池容量，成本占電池成本三分之一，優(yōu)良的正極材料是提升鋰離子電池的性能，降低電池成本的重要手段。尖晶石LiMn2O4由于放電平臺高、生產(chǎn)成本低、耐過充、錳資源廣泛、合成方法簡單而受到人們的關(guān)注，但是其在充放電過程中發(fā)生歧化反應(yīng)導(dǎo)致錳的溶解，以及楊-泰勒效應(yīng)導(dǎo)致容量衰減。目前多種方法被用來提升尖晶石LiMn2O4的性能，

2、陽離子摻雜是一種重要的提升尖晶石LiMn2O4性能的手段。
　　傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的摻雜改性多是通過固相法將相應(yīng)比例的摻雜元素與前軀體混合，再高溫?zé)Y(jié)，合成方法簡單，但是得到的材料均勻性不好，并且不能有效地解決容量迅速衰減的問題。本文將摻雜元素與錳金屬制成合金，合金氧化后，得到摻雜元素與錳元素均勻混合的前軀體，這種制備前軀體的方法稱之為合金氧化法。本文通過合金法制備出高性能尖晶石LiMn2O4正極材料。具體工作如下:
　　通過合金

3、氧化法制備出Co或Cu摻雜錳氧化物前軀體，前軀體與Li2CO3固相反應(yīng)生成LiMn2-xMxO4系列材料(M為Co或Cu，x=0，0.02，0.04，0.06，0.08)。X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)對材料進(jìn)行物相表征和形貌表征，恒電流充放電、循環(huán)伏安法(CV)、電化學(xué)阻抗(EIS)對材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明，隨著Cu金屬的摻雜比例增加，電池的容量逐步下降，但電池的循環(huán)性能和穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，合金氧化法制備的Li

4、Mn1.94Cu0.06O4具有最好的電化學(xué)性能，在1C的電流密度下首次充放電效率為90.8％，50次循環(huán)后容量保持率為77.3％。
　　通過碳化物水解法制備Cu摻雜的錳氧化物前軀體，前軀體與固相反應(yīng)生成LiMn1.94Cu0.06O4。XRD結(jié)果說明碳化物水解法所得前軀體與合金氧化法所得相同，并且結(jié)晶度較高，SEM結(jié)果顯示碳化物水解法所得產(chǎn)物為100nm左右的立方顆粒。電化學(xué)測試結(jié)果表明，材料充放電性能較好，EIS測試顯示，隨著