LiMn-,2-O-,4-的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文以醋酸鋰和醋酸錳為原料，采用檸檬酸絡(luò)合法制備了正尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn<，2>O<，4>。用差熱一熱重分析研究了前驅(qū)體的熱分解行為；用X射線衍射分析研究了合成溫度、成分對(duì)產(chǎn)物純度、結(jié)構(gòu)的影響；從理論上分析了不同條件下，LiMn<，2>O<，4>中原子占位情況及原子占位混亂度Y對(duì)X射線衍射峰強(qiáng)度的影響；用電感耦合等離子發(fā)射光譜分析了錳離子的平均化合價(jià)；用掃描電鏡觀察了合成產(chǎn)物的微觀形貌；研究了充放電電壓和原子占位混亂度對(duì)正極材料充放電性能

2、的影響規(guī)律和作用機(jī)理；研究了富鋰尖晶石Li4MnsOl：的電化學(xué)性能；探討了LiMn<，2>O<，4>的容量衰減機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明： 用醋酸鋰和醋酸錳為原料，采用檸檬酸絡(luò)合法制備的前驅(qū)體在加熱過(guò)程中，分解溫度區(qū)間大，重量損失速率慢，反應(yīng)平穩(wěn)，有利于產(chǎn)物質(zhì)量的控制；用醋酸鋰和醋酸錳為原料，采用檸檬酸絡(luò)合法制備的前驅(qū)體可在450-750℃的溫度區(qū)間內(nèi)合成純度較高的尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn<，2>O<，4>。且隨著合成溫度的升高，LiMn

3、<，2>O<，4>的晶格常數(shù)和顆粒尺寸增大，純度變化不明顯，且均在90％以上，具有較好的質(zhì)量穩(wěn)定性；合成溫度對(duì)LiMn<，2>O<，4>中的原子占位混亂度有影響，隨著合成溫度的升高，反尖晶石型混亂度降低，而16c型混亂度升高。將鋰和錳按1：1的摩爾比進(jìn)行配料，采用同樣的合成方法可獲得富鋰尖晶石Li<,4>Mn<，5>O<,12>,其結(jié)構(gòu)式可以表達(dá)為[Li]<,8a>，Mn<,l.67>Li<,33>]<,16d>O<，4>。LiMn<,

4、2>O<,4>,正極在2.4～3.4V充放電時(shí)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，放電容量呈波動(dòng)性變化，并且有緩慢增加的趨勢(shì)。在充放電循環(huán)過(guò)程中，LiMn<，2>O<，4>的混亂度降低，結(jié)構(gòu)趨于完整，晶格常數(shù)增大；LiMn<,2>O<，4>正極在2.4～4.3V充放電時(shí)，初始放電容量較高，但循環(huán)性能較差，容量衰減速率快。在充放電循環(huán)過(guò)程中，尖晶石LiMn<，2>O<,4>的結(jié)構(gòu)逐漸由面心立方點(diǎn)陣向體心四方點(diǎn)陣變化，其軸比c/a為1.642，點(diǎn)陣常數(shù)α