稀土摻雜LixMn2O4材料的Pechini法制備與性能表征.pdf

1、根據(jù)最近國內外關于鋰離子電池正極材料的研究進展及存在的主要問題,采用熱分析儀(TG)、X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電池性能測試儀等系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)、鋰含量、稀土元素種類及含量對Pechini法制備的鋰離子電池正極材料的結構、形貌、熱穩(wěn)定性、首次充放電性能、循環(huán)穩(wěn)定性能的影響規(guī)律,得出了以下主要結論:
　　在探討Pechini法制備LixMn2O4(x=0.94~1.06)樣品的工藝參數(shù)與相結構、熱穩(wěn)定性、

2、電化學性能之間的關系時得出:經1033~1273 K煅燒15~29h后,樣品由熱穩(wěn)定性能較好的呈規(guī)則近球形、球形的純尖晶石型 LiMn2O4相組成。LixMn2O4樣品的首次放電容量隨著煅燒時間的延長而增加、隨著煅燒溫度和x值的增加呈先增后減的變化規(guī)律。經1033 K煅燒22 h后,Li1.03Mn2O4樣品的首次充放電容量為125.3 mAh/g、充放電效率為92.1％,經30次循環(huán)充放電后,其放電容量為91.3mAh/g、容量保持率

3、為72.9%。
　　在研究Pechini法制備的Li1.03MxMn2-xO4(M=La、Ce、Pr、Nd,x=0~0.08)樣品的結構、形貌、電化學性能時得出,稀土元素La、Ce、Pr、Nd可降低Li1.03Mn2O4樣品的首次放電容量、提高其循環(huán)穩(wěn)定性能。Li1.03M0.04Mn1.96O4樣品的放電容量分別為122.8 mAh/g(M=La)、110.3 mAh/g(M=Ce)、123.9 mAh/g(M=Pr)、114.

4、6mAh/g(M=Nd),經30次循環(huán)充放電后,樣品的容量為99.8mAh/g、95.1mAh/g、103.2mAh/g、97.4mAh/g,容量保持率為84.5%、86.4%、84.5%、85.9%,均高于的Li1.03Mn2O4樣品的容量保持率72.9%。
　　在研究Li1.03Pr0.06-xMxMn1.94O4(M=La、Ce、Nd,x=0~0.05)樣品時得出,必須將摻雜元素的含量控制在一定范圍內(La,x≤0.04;C

5、e,x≤0.03;Nd,x≤0.03),才能獲得純的尖晶石型LiMn2O4結構,樣品的首次放電容量隨x值增加而減小,樣品的放電容量分別為121.2mAh/g(x=0.01)、120.7mAh/g(x=0.02)、120.3mAh/g(x=0.03)、111.8 mAh/g(x=0.04),經30次循環(huán)充放電后樣品的放電容量分別為106.5mAh/g(x=0)、105.3mAh/g(x=0.01)、101.9mAh/g(x=0.02)、1