鋰離子電池正極材料錳酸鋰的制備、分析和性能研究.pdf

1、本文分別采用熔鹽浸漬法、高溫固相法和溶膠-凝膠法，以Li2CO3、LiNO3或LiOH·H2O為鋰源，化學二氧化錳或醋酸錳為錳源，在不同煅燒溫度，按不同Li/Mn比制備尖晶石型錳酸鋰正極材料Li1+xMn2O4。通過X-射線衍射分析、形貌分析和元素成分分析等對尖晶石型Lil+xMn2O4進行了工藝研究。在此基礎(chǔ)上對材料進行摻雜改性，分別在不同溫度下，按不同的Li/Mn配比，摻入一定比例的Co和Ni，制備出尖晶石型Lil+xCo0.02N

2、i0.02Mn1.96O4。
　　 鋰離子電池中鋰、錳和摻雜元素鎳、鈷的組成含量，錳元素的價態(tài)對錳酸鋰的電化學性能有著很大的關(guān)系。錳酸鋰中，錳為+3價和+4價的化合價態(tài)，其理想的平均價態(tài)為3.5，此時錳酸鋰的電化學性能較好。但是在實際合成材料的過程中，煅燒溫度等條件的選擇對錳的價態(tài)起著很大的影響。其中，溫度的改變極易引起錳的價態(tài)變化，導致電化學性能的差異。因此分析測定錳的價態(tài)，對研究錳酸鋰的容量衰減等具有重大的意義。
　　

3、 本文首先采用火焰原子吸收光譜法，配制高濃度標準溶液，直接對材料中高含量的鋰進行測定，測定的結(jié)果準確度和精密度較好。其次，重點對材料中的錳平均化合價進行了分析，即采用高氯酸氧化滴定法測定材料中錳的總含量，再用氧化還原返滴定法測定材料中Mn轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，進而測定錳的平均化合價。此方法針對材料本身的特性對錳總量的測定加以改進，再經(jīng)兩步結(jié)合計算出錳的平均價態(tài)。操作簡單快速。摻雜元素Ni和Co的測定則采用與基體匹配的混合標準溶液通過火焰原子吸

4、收分光光度法進行連續(xù)測定，避免了基體和待測組分之間的相互干擾，測定結(jié)果準確可靠。
　　 采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和電池測試儀對制備的正極材料Li1+xMn2O4和Li1+xNi0.02Co0.02Mn1.96O4進行結(jié)構(gòu)和電化學性能等研究。結(jié)果表明，制備的正極材料均為尖晶石相。其中采用溶膠-凝膠法，700℃下煅燒12h制備的Li1.10Mn2O4材料性能較好。在此基礎(chǔ)上摻入Co和Ni，在800℃下煅燒12小時，制備出Li