鋰離子電池正極材料LiMn2O4的制備及改性研究.pdf

1、本文以化學(xué)二氧化錳（CMD）、電解二氧化錳（EMD）、碳酸錳和四氧化三錳為錳源，通過(guò)高溫固相法合成尖晶石LiMn2O4。采用比表面儀（BET）、振實(shí)密度儀、X-射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、恒電流充放電技術(shù)、交流阻抗（EIS）及電位階躍法（PSCA），對(duì)合成的尖晶石 LiMn2O4物相、形貌以及電化學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)分析。研究表明：不同的錳源都能合成晶型較好的尖晶石LiMn2O4。在室溫條件下，以0.2C倍率充放電循環(huán)20

2、次，Mn3O4制備的LiMn2O4首次充放電比容量為128.3mA·h/g，容量保持率為97.1％，優(yōu)于另外三種錳源合成的尖晶石 LiMn2O4。以金屬錳粉懸浮液氧化法、焙燒法、兩步法制備 Mn3O4，將三種不同方法制備的 Mn3O4，通過(guò)高溫固相法合成尖晶石 LiMn2O4。以相同的方式分析，結(jié)果表明：在室溫下以0.2C倍率充放電循環(huán)50次時(shí)，以懸浮液氧化法制備Mn3O4合成的尖晶石LiMn2O4性能最佳，首次放電比容量和容量保持率分

3、別為127.6mA·h/g和95.3%。
　　采用高溫固相法合成LiMxMn2-xO4(M=Co、Al、Cu、V，x=0.05，0.1，0.3，0.5)和LiMn2O4-yMy(M=F、Cl，x=0.05，0.1，0.3，0.5)，考察摻雜樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能。結(jié)果表明：合成樣品均無(wú)雜相，顆粒均勻，表面光滑，仍具有尖晶石結(jié)構(gòu)。隨著摻雜陽(yáng)離子含量的增大，電極材料的初始容量卻隨之大幅降低，但循環(huán)性能均有所改善。隨著摻雜陰離子含

4、量的增大，電極材料的初始容量明顯提高，但循環(huán)性能大幅降低。
　　采用超聲輔助溶液法將LiAlO2包覆在尖晶石LiMn2O4表面。通過(guò)X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、恒電流充放電及交流阻抗技術(shù)分析合成材料的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能。XRD測(cè)試結(jié)果表明：LiAlO2包覆LiMn2O4與LiMn2O4的X射線衍射結(jié)果相差不大，包覆后的樣品仍為尖晶石結(jié)構(gòu)，沒(méi)有出現(xiàn)雜質(zhì)相。室溫下0.2C充放電時(shí)，包覆0.5wt.%、1wt.%及3wt.%Li

5、AlO2的LiMn2O4首次放電比容量分別為123.3mA·h/g、120.2mA·h/g和118.7mA·h/g，低于未包覆的 LiMn2O4的125.4 mA·h/g，但在1C和5C高倍率下，包覆3 wt.% LiAlO2的LiMn2O4放電比容量分別為107.8 mA·h/g和85.6 mA·h/g，高于未包覆的104.2mA·h/g和64.1mA·h/g。室溫下以1C倍率循環(huán)50次后，表面包覆3wt.%LiAlO2的LiMn2O