鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-的室溫固相表面包覆技術(shù)研究.pdf

1、尖晶石型LiMn2O4具有工作電壓高、安全性能好、生產(chǎn)成本低、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一。但尖晶石型LiMn2O4電化學(xué)循環(huán)性能較差，特別是在高溫條件下，容量衰減更為明顯，這一缺點(diǎn)在很大程度上阻礙了其規(guī)?；瘧?yīng)用。為了改善尖晶石型LiMn2O4的循環(huán)性能，本文首次采用室溫固相表面包覆的方法，對(duì)LiMn2O4正極材料進(jìn)行了表面改性。 采用室溫固相法在LiMn2O4正極材料表面包覆Al2O3，分析

2、了制備過程中的Al2O3包覆量、混料方式和反應(yīng)副產(chǎn)物等因素對(duì)LiMn2O4形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。得到的最優(yōu)化的工藝條件為：Al2O3包覆量為1.0wt％，行星球磨混料后（轉(zhuǎn)速為180rpm），將包覆了Al2O3的LiMn2O4和副產(chǎn)物在700℃下煅燒3h。經(jīng)優(yōu)化工藝條件后包覆Al2O3的LiMn2O4，具有尖晶石結(jié)構(gòu)；樣品的粒徑分布均勻，平均粒徑在1.0～2.0μm之間；在電壓范圍3.2-4.35V，充放電電流74mA/g （5

3、5℃）的充放電條件下，首次放電比容量為127.8mAh/g；循環(huán)性能優(yōu)良，在最初的50次0.5C充放電循環(huán)后，容量保持率為97.9％，后續(xù)50次1C循環(huán)后，容量保持率在99.6％左右；倍率性能優(yōu)異，2C放電時(shí)，包覆Al2O3的LiMn2O4材料的首次放電比容量為120mAh/g左右；高溫（55℃）性能良好，0.5C循環(huán)50次后，其容量保持率約為初始容量的97.1％。 此外，采用室溫固相法在LiMn2O4表面包覆了MgO。包覆后，

4、材料在高溫下的循環(huán)性能得到明顯的改善，其首次放電比容量為124.1mAh/g，經(jīng)50次循環(huán)后容量保持率為98.8％；高溫下，首次放電比容量為123.3mAh/g，LiMn2O4正極材料經(jīng)50次循環(huán)后容量保持率為97.4％。 對(duì)室溫固相反應(yīng)表面包覆LiMn2O4正極材料的機(jī)理進(jìn)行探索性研究。對(duì)室溫固相反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。在反應(yīng)發(fā)生滿足熱力學(xué)定律（△rGm<0）的條件下，反應(yīng)物的結(jié)晶水、研磨和較小的反應(yīng)物顆粒粒度都有助于室溫固相反應(yīng)