鋰離子電池正極材料尖晶石型LiMn-,2-O-,4-的制備及離子摻雜改性研究.pdf

1、本文在綜述國內(nèi)外鋰離子電池尖晶石型材料LiMn2O4研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，利用XRD、SEM、Mn含量和平均價(jià)態(tài)測定以及充放電測試等手段，系統(tǒng)的研究了尖晶石型鋰離子電池正極材料固相合成法的制備工藝、MnO2的顆粒形貌對(duì)尖晶石型LiMn2O4電化學(xué)性能的影響、并且分別研究了單元陽離子、多元陽離子以及陰陽離子復(fù)合體相摻雜對(duì)尖晶石型錳酸鋰晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響以及摻雜改性的作用機(jī)理。得出以下結(jié)論：
　　 ⑴固相合成法比較理想的制備工藝

2、流程為：原料稱量——混料，研磨(1小時(shí))—預(yù)燒(470℃，10小時(shí))——研磨(30分鐘)——焙燒(750℃，48小時(shí))—輕度研磨——粉狀正極材料
　　 ⑵三種MnO2所制備的LiMn2O4的XRD圖都與標(biāo)準(zhǔn)LiMn2O4衍射圖相符合，沒有發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)相峰，屬Fd3m空間群。根據(jù)晶面間距d和晶格常數(shù)(hkl)的關(guān)系：2dsinθ=λ和d=a/(h2+k2+12)1/2(其中λ為X射線衍射波長，θ為入射角)，可以得到三種樣品的晶格常數(shù)a

3、與標(biāo)準(zhǔn)物L(fēng)iMn2O4的晶格常數(shù)a=0.824nm基本一致，說明合成的樣品均符合尖晶石結(jié)構(gòu)。不同形貌的MnO2與其合成的LiMn2O4在形貌、顆粒度等方面具有對(duì)應(yīng)性，但電化學(xué)性能明顯不同。綜合考慮穩(wěn)定放電比容量與循環(huán)性能等因素，得出針狀形貌MnO2(F)是合成LiMn2O4正極材料較理想的原料。
　　 ⑶在LiM(x)Mn2-xO4(M為Li、La、Al、Ni種的一種)中，摻雜離子的量不能太多，一般應(yīng)該控制在x≤0.10以內(nèi)。除

4、了富鋰摻雜當(dāng)LixMn2-0.5xO4式中x=1.06有較好的電化學(xué)性能。其余的單元陽離子摻雜，當(dāng)LiMxMn2-xO4式中的x=0.02時(shí)，LiM0.02Mn1.98O4(M=Al，Ni，La等)都有著在各自濃度系列中相對(duì)較好的電化學(xué)性能。
　　 ⑷在LiM(x)Mn2-xO4(M為La、Al、Ni、Cr、Mg、Cl中的多種)中，當(dāng)摻雜物質(zhì)的量x≤0.10時(shí)，X射線衍射圖中均未發(fā)現(xiàn)屬于摻雜離子的雜質(zhì)化合物的新相衍射峰。并且隨著