鋰離子電池正極材料LiMn-,1-X-M-,X-O-,2-的研究.pdf

1、本文采用固相合成法制備了LiMn<,1-x>M<,x>O<,2>(0≤1,M為Co、Ni、A1,Ti、Mg、Y中的一種或幾種)系列嵌鋰化合物。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱差熱重分析及電化學(xué)測(cè)試等方法，系統(tǒng)研究了合成條件如原材料種類和配比、合成溫度、合成氣氛等對(duì)材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。 對(duì)LiMnO<,2>材料的初步合成及微量摻雜改性研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)反應(yīng)氣氛、燒成溫度及Li／Mn比等工藝條件的精確控制能夠制

2、備出純相的LiMnO<,2>材料，但即使采用微量的Co、Al摻雜后也無法抑制該材料在充放電循環(huán)過程中向尖晶石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，因而無法獲得單一平滑的放電平臺(tái)。 進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用Ni、Co大量摻雜而制備出的LiMn<,1／3>Ni<,1／3>Cot<,1／3>O<,2>材料具有穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)和單一的放電平臺(tái)，是一種極具潛力的鋰離子電池正極材料。為優(yōu)化合成的LiMn<,1／3>Ni<,1/3>Co<,1/3>O<,2>正極材料電化學(xué)

3、性能，對(duì)鋰源及過渡金屬源進(jìn)行了篩選，并考察了不同的Li／(Mn+Ni+Co)比對(duì)材料結(jié)構(gòu)性能的影響，結(jié)果表明采用Li<,2>Co<,3>及Mn<,1／3>Ni<,1／3>Co<,1／3>(OH)<,2>分別作為鋰源及過渡金屬源、Li／(Mn+Ni+Co)為1-1.05時(shí)合成的LiMn<,1／3>Ni<,1／3>Co<,1／3>O<,2>材料具有更適合加工的粒度和較為理想的電化學(xué)性能。 對(duì)LiMn<,1/3>Ni<,1/3>Co<

4、1/3>O<,2>的合成反應(yīng)過程進(jìn)行較為深入的研究和探討，對(duì)Li<,2>CO<,3>與 Mn<,1/3>Ni<,1/3>Co<,1/3>(OH)<,2>按Li／(Mn+Ni+Co)=1∶1.05混合組成的反應(yīng)體系進(jìn)行熱重分析，并以此為基礎(chǔ)通過實(shí)驗(yàn)考察了不同的預(yù)燒及燒結(jié)溫度對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過730℃預(yù)燒和900℃最終燒結(jié)的材料具有較高的充放電容量和良好的循環(huán)性能。 選擇A1、Y、Ti、Mg作為摻雜元素，對(duì)LiMn<