尖晶石錳酸鋰正極材料的合成及其電化學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，鋰離子電池正極材料尖晶石LiMn2O4 受到人們的普遍關(guān)注。尖晶石LiMn2O4 工作電壓高、能量密度高、安全性好、原材料來源豐富、價格低廉、無毒性、環(huán)境友好，是下一代鋰離子電池正極材料的有力候選者之一。然而，尖晶石LiMn2O4在循環(huán)過程中容量的迅速衰減嚴(yán)重制約了其廣泛應(yīng)用。目前的研究主要通過合成方法的優(yōu)化、表面處理及元素?fù)诫s等方法來改善尖晶石LiMn2O4的循環(huán)性能，取得了一定進(jìn)展。
　　 本文首先用水熱法在不同反應(yīng)

2、溫度下保溫12h合成了納米MnO2前驅(qū)體，然后將其與Li2CO3混合，用固相法合成了尖晶石LiMn2O4，系統(tǒng)地研究了合成過程中MnO2 前驅(qū)體、燒結(jié)溫度及燒結(jié)時間對尖晶石LiMn2O4產(chǎn)物電化學(xué)性能的影響。在優(yōu)化工藝條件的基礎(chǔ)上，采用FePO4表面包覆對尖晶石LiMn2O4 材料進(jìn)行了改性。實(shí)驗(yàn)中通過TG/DTA 技術(shù)分析材料的熱穩(wěn)定性，使用XRD、SEM、HRTEM、EDAX對材料的結(jié)構(gòu)、形貌及組成元素進(jìn)行表征，利用電池測試系統(tǒng)、循

3、環(huán)伏安技術(shù)、交流阻抗技術(shù)研究活性材料的電化學(xué)特性。研究表明：采用水熱法能夠合成不同晶型且顆粒尺寸、微觀形貌存在一定差異的MnO2，當(dāng)反應(yīng)溫度為120℃，保溫12 h 時，所得β-MnO2 具有由細(xì)長的棒狀單體組成的球形形貌，以其為前驅(qū)體通過固相燒結(jié)得到的LiMn2O4結(jié)晶性好，顆粒尺寸小，并且保持了球形形貌，電化學(xué)性能最好；在固相法合成尖晶石LiMn2O4材料的過程中，燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間也是影響最終產(chǎn)物電化學(xué)性能的重要因素，當(dāng)燒結(jié)溫度為