鋰離子電池用正交晶系LiMnO-,2-正極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)便攜式電子產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)。鋰離子電池因具有比容量高、功率大、使用壽命長(zhǎng)，無記憶效應(yīng)以及性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，從而成為便攜式電子產(chǎn)品可充式電源的主要選擇對(duì)象。然而，鋰離子電池正極材料在比容量以及循環(huán)壽命方面仍存在大量有待提高的問題，如何制備得到高比容量且循環(huán)性能穩(wěn)定的純相LiMnO2正極材料是近來研究關(guān)注的熱點(diǎn)。本文選取正交相LiMnO2（o-LiMnO2）正極材料為研究對(duì)象，對(duì)其合成方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且

2、對(duì)摻雜改性進(jìn)行了初步研究，提出了今后正極材料研究和應(yīng)用的發(fā)展方向。 本文采用低溫水熱法制備o-LiMnO2，研究了水熱反應(yīng)參數(shù)（水熱反應(yīng)溫度、LiOH溶液的濃度）對(duì)產(chǎn)物相純度和電化學(xué)性能的影響，獲得了優(yōu)化水熱反應(yīng)參數(shù)范圍，在此范圍內(nèi)可通過簡(jiǎn)易的一步水熱反應(yīng)制備得到o-LiMnO2純相，表現(xiàn)出更高的比容量和更穩(wěn)定的循環(huán)性能。 文章進(jìn)一步研究了控制水熱反應(yīng)參數(shù)，以MnOOH為前驅(qū)體制備納米棒狀o-LiMnO2純相的方法。結(jié)果表

3、明鋰離子嵌入晶格過程中的發(fā)生了復(fù)雜相變，初步分析了各種中間相的生成機(jī)制及其作用；反應(yīng)過程中發(fā)生了形貌的變化，表明LiOH不僅作為反應(yīng)物也起到了腐蝕介質(zhì)的作用；發(fā)現(xiàn)了納米棒狀o-LiMnO2的單晶結(jié)構(gòu)，以及其在b軸上優(yōu)先生長(zhǎng)。 為了在非優(yōu)化水熱反應(yīng)參數(shù)條件下也能同樣制備得到o-LiMnO2純相，本文研究了用聯(lián)氨還原水熱過程的方法，結(jié)果表明加入聯(lián)氨還原所得o-LiMnO2純相比未加聯(lián)氨的反應(yīng)產(chǎn)物具有更好的電化學(xué)性能，此法簡(jiǎn)便易行，具

4、有很高的實(shí)用性。 本文采用共沉淀方法摻雜了一定量的Co以及Ni，對(duì)o-LiMnO2正極材料進(jìn)行初步的摻雜改性研究。研究表明，摻雜有利于提高LiMnO2的電化學(xué)性能，抑制了材料的正交結(jié)構(gòu)向尖晶石結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。且通過共沉淀法摻雜Ni更容易制得LiMnO2固溶體純相，因而電化學(xué)性能比摻Co更加優(yōu)異，尤其是比容量顯著提高。 通過以上研究，本文為制備得到電化學(xué)性能優(yōu)異的o-LiMnO2純相提供了新的方法，對(duì)今后大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用