5V鋰離子電池正極材料的制備和電化學(xué)性能研究.pdf

1、本論文的主要內(nèi)容包括：高溫固相法制備尖晶石LiNixMn2-xO4,并通過高能球磨來提高混料均勻性；溶膠凝膠法合成5V正極材料LiNi0.5Mn1.504及性能探索；Mg離子摻雜對5V材料LiNi0.5Mn1.504改性研究。 本實驗旨在于制備高比容量、循環(huán)穩(wěn)定、大電流充放電性能好，性能優(yōu)良高電位正極材料，主要采用了室溫恒流充放電、循環(huán)伏安等測試方法，以及XRD、SEM對材料進行表征。 采用高溫固相法合成了摻雜Ni元素的

2、尖晶石型錳酸鋰LiNixMn2-xO4(x=0.3，0.4，0.5)，XRD測試結(jié)果顯示所合成的樣品均為尖晶石結(jié)構(gòu)，同時產(chǎn)物中一般出現(xiàn)LixNi1-xO雜質(zhì)峰。材料LiNixMn2-xO4在充放電過程中會出現(xiàn)4.0V和4.7V兩個充放電平臺，而且隨著摻Ni量的增加，4.7V處的充放電容量增加，4.0V處的充放電容量則相應(yīng)的減少。含量為x=0.5時，4V平臺接近消失，只有高電位平臺。采用高能球磨進行原料的混合，更有利于尖晶石結(jié)構(gòu)的形成，合

3、成的LiNi0.5Mn1.504材料的粒徑比較小，而且比較均勻，粒徑的減小從而提高了材料的比表面積，有利于材料充放電容量的提高，而粒徑均勻則使得循環(huán)容量比較穩(wěn)定。 溶膠凝膠法制備材料LiNi0.5Mn1.504，分別考察了反應(yīng)溫度，以及螯合劑所加比例對材料的影響。結(jié)果表明，反應(yīng)溫度過高，過低，材料中都會含有LixNi1-xO雜質(zhì)，反應(yīng)溫度為800℃時，材料的電化學(xué)性能最好。檸檬酸加入比例對材料的性能有很大的影響，當(dāng)加入比例為1:

4、1.1時可以對過渡金屬離子形成有效的絡(luò)合，接觸更充分，分布更均勻，材料的電化學(xué)性能最好。從充放電性能方面看，溶膠凝膠法制備的樣品容量要比高溫固相法高，并且4V平臺幾乎消失，循環(huán)性能得到改善。 為了進一步改進材料電化學(xué)性能，對材料iNi0.5Mn1.504進行再摻雜Mg元素，制得材料LiMgδNi0.5-δMn1.504。XRD測試表明Mg離子摻雜合成的樣品為晶形完整的尖晶石結(jié)構(gòu)，SEM表明材料粒徑分布均勻，顆粒規(guī)整。充放電性能測