尖晶石型LiMn-,2-O-,4-的摻雜與改性.pdf

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要尖晶石型LiMn204具有價(jià)低、無毒、較高的能量密度，是下一代鏗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JanhTeller效應(yīng)等原因，尖晶石型LiMn20的比容量衰減較快。針對尖晶石型LiMn2氏主要存在的問題，論文的主要工作是改進(jìn)其的合成方法，并通過摻雜改善鏗離子電池正極材料尖晶石型LiMn2氏的循環(huán)性能。首先對合成尖晶石型LiMn204的溶膠一凝膠一酷化

2、法進(jìn)行了改進(jìn)，改變合成前驅(qū)體中鏗錳比例和燒結(jié)工藝制備了尖晶石型LiMn2氏，通過XRD分析產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、SEM觀察產(chǎn)物的結(jié)晶程度和表面形貌，并制備扣式鏗離子電池進(jìn)行充放電性能測試，結(jié)果優(yōu)化了鏗與錳的比例和燒結(jié)工藝。改進(jìn)后的合成方法不僅簡化了合成步驟而且所得的LiMn204具有較好的循環(huán)性能。為了進(jìn)一步提高LiMn20的循環(huán)性能和充放電比容量，采用改進(jìn)的溶膠一凝膠酒旨化法對Limn204摻雜改性，其中包括合成富鏗型LiMn20和摻雜。合成富銼

3、型LiMn20實(shí)質(zhì)是向合成前驅(qū)體中加入過量的Li，用Li十取代LiMn20材料中的Mn3，合成的Lii.Mn2_XO材料防止了JahnTeller效應(yīng)，提高晶格穩(wěn)定性，確定x=0.1時合成的Li.Mn.904材料具有較高的比容量和良好的循環(huán)性能。選擇Cr3作為陽離子摻雜，選擇F“作為陰離子摻雜，在合成過程中，將相應(yīng)陽離子和陰離子的鹽按照一定比例取代合成LiMn204的前驅(qū)體的成分。用合成的LiMn2_XO制備扣式鏗離子電池，通過恒電流充

4、放電測試和循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗譜研究摻雜后LiMn204的電化學(xué)性能并用XRD測定摻雜后的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻雜離子能均勻分布在尖晶石型LiMn20的結(jié)構(gòu)中Cr3摻雜提高了LiMn20晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善了LiMn20的循環(huán)性能:F一摻雜能增加Mn的比例，增強(qiáng)LiMn20在電解液中抗HF酸歧化的能力，提高LiMn204的比容量和循環(huán)性能。Li十、C3rF三種離子的混合摻雜發(fā)現(xiàn)，三種離子摻雜對LiMn204的改性影響能相互疊加，得到電

5、化學(xué)性能更好的LiMn204材料，確定Li.ICro.o2Mn.ass03.7Fo具有較好的循環(huán)性能，比容量能達(dá)到110mAhg“io關(guān)鍵詞鏗離子電池正極材料尖晶石型LiMn204摻雜改性哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文isfoundthattheinfluenceofthethreekindsofdopingionscanaddtogetherwhichgainingLiMn204withbetterelectrochemicalcha