液相法制備鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-及其摻雜研究.pdf

1、本文對(duì)用液相法制備性能優(yōu)越的鋰錳氧進(jìn)行了研究,并對(duì)制備過程中的工藝參數(shù)以及摻雜鋰錳氧的制備進(jìn)行了研究,對(duì)所得的鋰錳氧產(chǎn)物進(jìn)行了初步的電性能測(cè)試,取得的主要結(jié)果如下:(1)用液相法進(jìn)行反應(yīng),得到的前驅(qū)物再經(jīng)焙燒,可制得晶化程度高,晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,純度高,并且粒度分布較均勻,平均粒徑約在500nm的LiMn<,2>O<,4>尖晶石超絀粉.所得的粉末樣品做成電極片進(jìn)行電性能測(cè)試,其首次放電容量可達(dá)125.79mAh·g<'-1>,經(jīng)過一個(gè)充放電

2、循環(huán)后比容量為111.81mAh·g<'-1>,循環(huán)10次后比容量仍保持在107.14mAh·g<'-1>,下降幅度僅為14.83﹪,表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用這種在液相中反應(yīng)的制備方法可在一定程度上解決固相反應(yīng)中存在的產(chǎn)物組成、結(jié)構(gòu)、粒度分布等不均勻,不易得到純凈、單一的LiMn<,2>O<,4>尖晶石的缺點(diǎn).(2)在相同條件下,用檸檬酸與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用制備的前驅(qū)物可得到純凈且電性能優(yōu)越的LiMn<,2>O<,4>

3、尖晶石超細(xì)粉;而用乙酸制備得到的產(chǎn)物則含有大量雜質(zhì),電化學(xué)性能也較差.同時(shí),在用檸檬酸制備LiMn<,2>O<,4>時(shí),反應(yīng)物配比也對(duì)產(chǎn)物有著重要影響.當(dāng)錳過量時(shí),產(chǎn)物中含有雜質(zhì)相;在以化學(xué)計(jì)量比配比或鋰稍過量時(shí),均能得到純凈的LiMn<,2>O<,4>相,但鋰過量時(shí)產(chǎn)物的電化學(xué)性能要較以化學(xué)計(jì)量比得到的產(chǎn)物差.因此,要得到純凈的,高電性能的LiMn<,2>O<,4>尖晶石超細(xì)粉,就必須控制好反應(yīng)物的鋰錳比為1:2的鋰錳氧化學(xué)計(jì)量比.(

4、3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,焙燒溫度越高,保溫時(shí)間越長(zhǎng),得到的LiMn<,2>O<,4>產(chǎn)物晶化程度越高,表現(xiàn)出較佳的電性能.在反應(yīng)物配比為1:2,用檸檬酸作絡(luò)合劑時(shí),制得的前驅(qū)物快速升溫至800℃,然后保溫20小時(shí),得到的產(chǎn)物為均相、晶化程度高的LiMn<,2>O<,4>超細(xì)粉,并且電化學(xué)性能良好.同樣條件下制得的前驅(qū)物先在450℃下保溫1小時(shí),隨后升溫至750℃,保溫15小時(shí)也得到了均一,晶體結(jié)構(gòu)完整的LiMn<,2>O<,4>尖晶石粉末,產(chǎn)