鋰離子電池正極材料LiMn2O4的合成條件優(yōu)化及表面包覆改性.pdf

1、作為鋰離子電池的正極材料之一，尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)因為具有電壓平臺高、原料成本低、綠色無污染等優(yōu)點，被認(rèn)為是能夠替代鈷酸鋰(LiCoO2)用于生產(chǎn)常規(guī)鋰離子電池及替代磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)用于生產(chǎn)動力電池的多用途鋰離子電池正極材料。目前，阻礙 LiMn2O4大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用的原因主要是以下兩個：生產(chǎn)利潤不夠大；材料在50℃以上的環(huán)境下的高溫電化學(xué)性能差。
　　為了嘗試解決以上兩個問題，本研究中一方面選擇采用

2、廉價錳源來降低材料成本；另一方面以表面包覆改善LiMn2O4的高溫電化學(xué)性能。研究中采用了多種電化學(xué)分析測試方法，并結(jié)合了TG-DTG、XRD、SEM、粒度分布等表征手段，對所合成樣品的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、粒徑及電化學(xué)性能等特征進(jìn)行了研究。研究中的主要內(nèi)容包括：
　　(1)沉淀法合成：將Mn(NO3)2以碳酸銨為沉淀劑轉(zhuǎn)化為粒徑分布均勻的MnCO3前驅(qū)體，并以所得MnCO3為錳源，Li2CO3為鋰源，考察了不同預(yù)燒溫度對所得LiM

3、n2O4樣品電化學(xué)性能及結(jié)構(gòu)成分的影響，獲得了沉淀法下較佳的工藝條件。
　　(2)熔融浸漬法合成：采用工業(yè)級電解二氧化錳為錳源，LiOH為鋰源，以熔融浸漬的熱處理工藝合成了LiMn2O4樣品?？疾炝私?jīng)不同球磨預(yù)處理時間的電解二氧化錳錳源對所得LiMn2O4樣品晶體結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響，并發(fā)現(xiàn)電解二氧化錳經(jīng)球磨預(yù)處理8h后，所合成的LiMn2O4樣品具有最佳的電化學(xué)性能。
　　(3)高溫固相法合成：以工業(yè)級電解二氧化錳

4、為錳源，Li2CO3為鋰源，以球磨方式混料后，通過高溫煅燒合成了LiMn2O4樣品。通過對比煅燒方式、終燒溫度、保溫時間、退火速度、配鋰量等因素的影響，確定了固相法下最佳煅燒工藝條件。此外，在總球磨時間不變的前提下，考察了電解二氧化錳預(yù)磨時間的變化帶來的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在最佳煅燒條件下，當(dāng)電解二氧化錳預(yù)球磨時間為8h，混料球磨時間6h時，煅燒所得產(chǎn)物電化學(xué)性能最佳。
　　(4)以Al2O3、MgO、ZnO以及Li4Ti5O12為包