鋰離子電池正極材料Li-Mn尖晶石的合成與改性.pdf

1、鋰離子電池正極材料尖晶石LiMn2O4具有高電壓、高安全性、低污染、低成本、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，成為新一代鋰離子電池正極材料的研究熱點(diǎn)。但是其初始容量低，循環(huán)衰減快等因素阻礙了它的商業(yè)化進(jìn)程。本文的主要工作是應(yīng)用傳統(tǒng)的高溫固相法合成鋰錳尖晶石正極材料，在優(yōu)化的工藝參數(shù)條件下采用摻雜的方法對(duì)其改性，提高其循環(huán)性能，為工業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。對(duì)目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較少的包覆手段進(jìn)行了探討，為包覆法在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了依據(jù)。 本文首先采用傳

2、統(tǒng)的高溫固相法合成了純相的尖晶石材料。通過(guò)對(duì)比不同煅燒溫度，不同煅燒時(shí)間和不同鋰錳比合成材料的電化學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，在800℃下，煅燒12h合成的鋰錳比為1.08:2的尖晶石材料具有最好的電化學(xué)性能。 在優(yōu)化的合成條件下，對(duì)尖晶石材料做了不同陽(yáng)離子摻雜和陰、陽(yáng)離子共摻雜的研究。陽(yáng)離子摻雜分為鎂離子和稀土鈰離子的摻雜。陰、陽(yáng)離子的摻雜為氟離子與鋁離子的共摻雜。結(jié)果表明，在摻雜不同量鎂離子的材料中，LiMg0.06Mn1.94O4具有最優(yōu)

3、的電化學(xué)性能；在摻雜不同量稀土鈰離子的材料中，LiCe0.02Mn1.98O4材料性能最好。合成的陰、陽(yáng)離子共摻雜材料LiMn1.95Al0.05F005O3.95也具有良好的循環(huán)性能，說(shuō)明陰、陽(yáng)離子的共摻雜是提高尖晶石材料性能的有效方法。 對(duì)尖晶石材料的包覆研究主要采用碳酸鋰和氧化鋁作為包覆材料。對(duì)于碳酸鋰包覆，主要考察了不同包覆量對(duì)材料電化學(xué)性能的影響。對(duì)于氧化鋁包覆，主要探討了不同包覆方法對(duì)材料性能的影響。結(jié)果表明，在相同