摻雜改性的層狀LiMnO-,2-的合成及電化學(xué)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(jià)、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(guān)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(diǎn)，但是由于其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，充放電過程中容易發(fā)生畸變，導(dǎo)致其電化學(xué)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(jié)構(gòu)表征、電化學(xué)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(jié)構(gòu)和性

2、能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，800℃合成的材料具有最好的晶體結(jié)構(gòu)，電化學(xué)循環(huán)性能好，但是活化較慢。為了改進(jìn)容量，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分別對其進(jìn)行富Li、F摻雜以及同時(shí)富Li和F摻雜，結(jié)果表明同時(shí)富Li和F摻雜的材料達(dá)到了同時(shí)改進(jìn)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(xué)活化慢的缺點(diǎn)，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(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，只有控制好Al的摻雜量才能達(dá)到改進(jìn)材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的目的。當(dāng)Al含量為0.06時(shí)，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(jié)構(gòu)穩(wěn)定的材料，采用離子交換法在空氣氣氛中合