鋰離子電池用錳基尖晶石型過渡金屬氧化物負極材料的合成及其性能表征.pdf

1、近年來，隨著便攜式電子產(chǎn)品、混合動力汽車（HEVs）、純電動汽車（EVs）以及插電式混合動力汽車（PHEVs）的不斷發(fā)展，人們對鋰離子電池能量密度和功率密度的需求都在不斷的提升，石墨負極材料作為主要的商業(yè)化鋰離子電池負極材料由于其自身結(jié)構(gòu)的限制，容量和安全性都有很大的局限性，這就促使探索新一代的高容量長壽命的鋰離子電池負極材料迫在眉睫。在眾多的候選材料中，過渡金屬氧化物由于其較大的理論比容量，已經(jīng)成為了人們關(guān)注的熱點之一。但是過渡金屬氧

2、化物也存在著一些問題，或材料的導(dǎo)電性能較差，或材料在充放電的過程中與Li發(fā)生反應(yīng)生成的納米金屬粒子容易發(fā)生團聚，或材料在充放電的過程中產(chǎn)生巨大的體積變化，離實際應(yīng)用還有一段的距離。
　　本文通過合成ZnMn2O4來探究粒子尺寸對材料電化學(xué)性能的影響，以及合成Cu1.5Mn1.5O4并且首次作為鋰離子電池負極材料來探究其充放電機理。
　　本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　1.采用噴霧干燥法合成納米ZnMn2O4，探究后續(xù)退火

3、溫度對材料形貌和電化學(xué)性能的影響。XRD結(jié)果表明我們在退火溫度為400 ℃和600 ℃時合成了純的尖晶石型的ZnMn2O4，所有的衍射峰都和ZnMn2O4的標準卡片一致，沒有其他的雜質(zhì)峰出現(xiàn)。SEM的結(jié)果表明，在退火溫度為600 ℃時，我們成功合成粒子尺寸在100 nm左右的ZnMn2O4樣品，并且證實了ZnMn2O4材料這種粒子尺寸時具有最優(yōu)的電化學(xué)性能。電化學(xué)測試證明了ZM600樣品具有最高的首次庫倫效率（70.6％）和最好的循環(huán)性

4、能（在循環(huán)至120圈時，放量容量仍然有859 mA h g-1）。ZM600樣品的倍率性能也很優(yōu)異。在1600mA g-1的高電流密度下仍然具有382 mA h g-1的比容量。
　　2.采用噴霧干燥法合成一種尖晶石結(jié)構(gòu)的Cu1.5Mn1.5O4，并且首次作為鋰離子電池負極材料來探究其充放電機理。電化學(xué)測試的結(jié)果表明在充放電電壓范圍0.01-3 V，電流密度100 mA/g下，首圈的充放電容量分別為1031.7和664.1 mA