鋰離子電池層狀LiMnO-,2-正極材料的制備及其改性研究.pdf

1、本論文在詳細(xì)評(píng)述了鋰離子電池及其正極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選取層狀LiMnO2為研究對(duì)象，對(duì)其制備、復(fù)合和摻雜改性進(jìn)行了研究。 采用一步固相法，以葡萄糖為碳源，還原氛圍中成功地直接由LiOH、MnO2合成了o-LiMnO2及LiMnO2/Li2MnO3正極材料；以750℃下熱處理MnO2得到的Mn2O3為錳源，分別通過(guò)固相法和水熱法合成了o-LiMnO2正極材料；同時(shí)，采用Mg和Mo元素對(duì)LiMnO2材料進(jìn)行摻雜。與以Mn2O3

2、為錳源合成o-LiMnO2相比，以葡萄糖為碳源合成o-LiMnO2的過(guò)程中無(wú)需對(duì)MnO2高溫預(yù)處理，大大簡(jiǎn)化了合成工序，縮短了合成周期。 利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等手段對(duì)產(chǎn)物的物相和微觀形貌進(jìn)行了表征；同時(shí)通過(guò)充放電測(cè)試和交流阻抗測(cè)試考察了所得樣品的電化學(xué)性能，利用非原位XRD圖譜分析了充放電過(guò)程中LiMnO2/Li2MnO3復(fù)合材料的物相變化。通過(guò)元素分析儀和等離子體原子發(fā)射

3、光譜儀分別對(duì)LiMnO2材料中的含碳量和復(fù)合材料中的Li/Mn比值進(jìn)行了測(cè)定。 在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我們獲得了原料配比、反應(yīng)溫度等條件對(duì)合成產(chǎn)物的性能影響。結(jié)果表明：合成o-LiMnO2樣品的優(yōu)化條件為L(zhǎng)i:Mn:C摩爾比為5:4:2，750℃下焙燒12h；樣品具有較好的電化學(xué)性能，15次循環(huán)后，放電容量為122 mAh·g-1；同時(shí)，獲得的0.23Li2MnO3·0.77LiMnO2材料與o-LiMnO2的3V和4V平臺(tái)

4、不同，呈現(xiàn)出4.1V和2.5V的充放電平臺(tái)，充放電過(guò)程中存在部分向MnO2轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變對(duì)電化學(xué)性能有了很大的影響，出現(xiàn)了放電效率大于100％的現(xiàn)象；30次循環(huán)后復(fù)合材料的放電容量為218 mAh·g-1，明顯地改進(jìn)了o-LiMnO2的充放電性能。 以Mn2O3為錳源水熱法得到的o-LiMnO2性能要優(yōu)于固相法結(jié)果；通過(guò)對(duì)合成的部分LiMnO2摻雜改性研究，結(jié)果顯示：摻Mg摩爾百分含量為10％時(shí)，20次循環(huán)后放電容量保持在86.