摻雜改性的層狀LiMnO-,2-的合成及電化學性能研究.pdf

1、隨著便攜式用電器具的普及和電動汽車的發(fā)展，開發(fā)廉價、高性能、安全性高的鋰二次電池成為鋰離子電池工業(yè)發(fā)展的關鍵。層狀LiMnO2用作鋰離子電池正極材料，具有資源豐富、理論比容量高等優(yōu)點，但是由于其結構不穩(wěn)定，充放電過程中容易發(fā)生畸變，導致其電化學循環(huán)性能較差。本文以層狀LiMnO2為研究對象，系統(tǒng)地研究了其合成方法、摻雜改性、結構表征、電化學性能等。
　　 本文以高溫固相法合成了正交型LiMnO2。研究了不同合成溫度對材料結構和性

2、能的影響。實驗結果表明，800℃合成的材料具有最好的晶體結構，電化學循環(huán)性能好，但是活化較慢。為了改進容量，穩(wěn)定結構，分別對其進行富Li、F摻雜以及同時富Li和F摻雜，結果表明同時富Li和F摻雜的材料達到了同時改進容量和循環(huán)性能的目的。最大放電容量為146.05mAh·g-1，50次循環(huán)后的容量保持率為94.77％。
　　 為了克服高溫固相法合成的材料電化學活化慢的缺點，本文采用溶膠凝膠法合成了正交型LiMn1-xAlxO2(x

3、=0，0.03，0.06，0.09)。此方法能夠使材料混合均勻。研究了不同Al量對材料結構和電化學性能的影響。實驗表明，只有控制好Al的摻雜量才能達到改進材料的結構和電化學性能的目的。當Al含量為0.06時，材料的性能最好。首次放電容量為165.60 mAh·g-1，比未摻雜的材料提高了16.50 mAh·g-1，循環(huán)50次后的容量保持率為86.04％，比未摻雜的材料提高了3.38％。為了得到結構穩(wěn)定的材料，采用離子交換法在空氣氣氛中合