鋰離子電池正極材料尖晶石LiMn-,2-O-,4-的合成和改性研究.pdf

1、尖晶石LiMn2O4具有價低、無毒、較高的能量密度，是下一代鋰離子電池最有前途的正極材料之一。但在充放電循環(huán)過程中，由于Mn的溶解、電解液分解以及Jahn-Teller效應(yīng)等原因，尖晶石LiMn2O4的比容量衰減較快。 首先改進了檸檬酸配位法合成尖晶石LiMn2O4。采用熱重分析(TGA)和差示掃描量熱(DSC)以及充放電測試，找出合成的最佳溫度：改變檸檬酸與金屬離子的比例，找出了檸檬酸與金屬離子的最佳比例。該方法不僅簡化了合成

2、步驟而且所得的LiMn2O4具有較好的循環(huán)性能。 為了進一步提高LiMn2O4的循環(huán)性能和充放電比容量，采用改進的檸檬酸配位法改性處理LiMn2O4，其中包括摻雜和表面包覆方法。 摻雜處理是選擇Al3+作為陽離子摻雜，選擇Cl-、F-作為陰離子摻雜。操作是在合成過程中，將相應(yīng)陽離子和陰離子的鹽按一定比例加入合成LiMn2O4的碳酸鋰、硝酸錳和檸檬酸形成的溶液中。用恒電流充放電測試和循環(huán)伏安法考察摻雜后LiMn2O4的電化

3、學(xué)性能，XRD法測定其摻雜后的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻雜離子能均勻分布在尖晶石LiMn2O4的結(jié)構(gòu)中；陽離子和陰離子摻雜均能夠提高LiMn2O4的循環(huán)性能。 包覆處理是用自制LiMn2O4以檸檬酸配位法在其表面包覆一層LiCoO2或Al2O3。用恒電流充放電測試和循環(huán)伏安法考察包覆后LiMn2O4的電化學(xué)性能，XRD法測定其包覆后的結(jié)構(gòu)。包覆物L(fēng)iCoO2或Al2O3分布在尖晶石LiMn2O4的表面，增強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，能阻止Mn與