高端錳酸鋰的制備及其電化學性能研究.pdf

1、尖晶石型LiMn2O4具有原料豐富、成本低廉、環(huán)境友好、工作電壓高和安全性能好等優(yōu)點,是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N鋰離子電池正極材料,尤其是性能優(yōu)異的高端LiMn2O4更被認為是動力電池的首選正極材料。然而,尖晶石型LiMn2O4在循環(huán)過程中容量衰減較快,尤其是高溫(55℃)下的循環(huán)性能較差,嚴重阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用。本論文主要探討新的合成方法來制備高端尖晶石型LiMn2O4,并通過元素體相摻雜以及表面包覆等技術(shù)來改善其電化學性能。
　　以

2、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠晶為模板,采用模板法制備尖晶石型LiMn2O4樣品,并探討工藝條件對材料性能的影響。結(jié)果表明,所制備的LiMn2O4樣品均具有較好的尖晶石型結(jié)構(gòu),且粒徑分布均勻。特別是700℃制備的LiMn2O4樣品具有最佳的電化學性能,0.5C倍率首次放電比容量126.4mAh/g,50次循環(huán)之后容量仍有102.7mAh/g。
　　對傳統(tǒng)的固相反應(yīng)進行改進,以廉價的硫酸錳為原料,通過水解-氧化法制備納米級Mn3O4

3、前驅(qū)體,將Mn3O4和Li2CO3混合均勻,在750℃固相反應(yīng)20h,得到尖晶石型LiMn2O4樣品。結(jié)果表明,以Mn3O4為錳源制備的LiMn2O4具有完整的尖晶石型結(jié)構(gòu),而且晶體粒子分布均勻。同時,該材料具有良好的電化學性能,室溫(25℃)下0.5 C倍率首次放電比容量為127.1mAh/g,30次循環(huán)后,容量仍有109.5mAh/g。
　　以水解-氧化法制備的Mn3O4為錳源,Li2CO3為鋰源,Al(OH)3為摻雜鋁源,通

4、過固相反應(yīng),制備 Al3+摻雜的LiAlxMn2-xO4樣品,并研究Al3+摻雜量對樣品性能的影響。結(jié)果表明,所制備的樣品均具有完整的尖晶石結(jié)構(gòu)。當 Al3+摻雜量為0.2時,合成的樣品具有最佳的電化學性能。室溫下,0.5 C倍率首次放電比容量為117.5mAh/g,100次循環(huán)之后,其容量仍保持為106.1mAh/g;高溫55℃下,1C倍率放電時,100次循環(huán)之后,其容量保持率為78.4％。
　　對改進固相法制備的尖晶石型 Li