尖晶石錳系電極材料在水溶液中的電化學(xué)行為研究.pdf

1、鋰離子電池以比能量高、循環(huán)性能好的優(yōu)點得到了廣泛關(guān)注，但因采用有機電解液，電池成本高，存在安全性差等不足。理論分析表明只要選擇合適的電極材料，水溶液鋰離子蓄電池完全可行。尖晶石鋰錳化合物成本低、性能好、無污染，適合水溶液鋰離子電池的電極材料。 論文首先采用檸檬酸配位法制備尖晶石型LiMn2O4，X射線衍射(XRD)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a=0.824nm。不同pH值下LiMn2O4循環(huán)伏安特性研究結(jié)果表明pH≈5能有效抑制氫

2、和氧析出副反應(yīng)，Li嵌入(或脫嵌)LiMn2O4晶格分兩步過程，隨著掃描速率的增大，兩對氧化-還原峰之間的分離變得不明顯。 利用實驗室電池Li1-xMn2O4/Li+，NO3-，Zn2+/Zn，通過恒電流充放電實驗來測定LiMn2O4作為電池正極活性物質(zhì)的電化學(xué)性能，結(jié)果表明水溶液體系Li1-xMn2O4→LiMn2O4轉(zhuǎn)化過程中，經(jīng)歷兩個過程；電池適合小電流放電，比容量可以達112mAh/g。 利用LiMn2O4與稀酸

3、作用制得λ-MnO2，經(jīng)XRD、原子吸收光譜(AAS)分析表明λ-MnO2仍然保持了尖晶石的面心立方點陣，晶胞參數(shù)a=0.806nm；LiMn2O4經(jīng)過酸處理、鋰離子脫出后晶胞體積發(fā)生了收縮。熱重(TGA)和差示掃描量熱(DSC)表明λ-MnO2是介穩(wěn)態(tài)的MnO2，充分加熱最終會轉(zhuǎn)化成更穩(wěn)定的β-MnO2。 比較λ-MnO2和電解MnO2(EMD)的循環(huán)伏安曲線，分析表明λ-MnO2在循環(huán)過程中具有很好的可逆性。λ-MnO2在5