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文檔簡介
1、尖晶石型LiMn2O4作為鋰離子電池的正極材料具有資源廣、價(jià)格低、使用安全等優(yōu)點(diǎn),是十分具有開發(fā)前景的鋰離子電池正極材料,因此引起了科研工作者的廣泛研究。然而在高溫或大電流充放電條件下,尖晶石型LiMn2O4的容量衰減十分嚴(yán)重,這嚴(yán)重地阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用。本論文通過優(yōu)化LiMn2O4的合成條件、金屬離子摻雜和表面包覆等手段,探索如何提高尖晶石型LiMn2O4室溫和高溫下的電化學(xué)性能,從而為進(jìn)一步的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)行理論的探討。
2、 本論文采用高溫固相法以Li2CO3、MnO2為原料,采用二次燒結(jié)工藝制備了純相LiMn2O4。主要研究正極材料LiMn2O4摻雜Al3+及表面包覆Al2O3后的循環(huán)性能和大電流充放電倍率性能,表征了正極材料LiMn2O4的物相、表觀形貌,同時(shí),研究了摻雜其他離子LiM0.1Mn1.9O4(M=Co、Cr、La、Zr)的情況,并進(jìn)一步探討了液相法包覆1%Al2O3時(shí),鋰離子電池正極材料LiMn2O4的電化學(xué)性能和包覆反應(yīng)機(jī)理。
3、 1.摻雜改性使顆粒尺寸細(xì)化,穩(wěn)定了材料的晶體結(jié)構(gòu),使材料的循環(huán)穩(wěn)定性增強(qiáng)。優(yōu)化出最佳的改性條件為:濕磨法摻雜量為x=0.1時(shí)LiAl0.iMn1.9O4有較高的循環(huán)性能,常溫下初始放電比容量為106.3mAh/g,100次充放電循環(huán)后放電比容量為102.4mAh/g,容量保持率為96.3%;而55℃下初始放電比容量為106.5mAh/g,100次充放電循環(huán)后,放電比容量為89.9mAh/g,比容量保持率為84.4%;室溫倍率性能也
4、大大提高。
2.表面包覆改性后的LiMn2O4材料表面形成Al2O3薄膜,不僅有效地減少了LiMn2O4與電解液的有效接觸面積,還能和電解液中微量的HF起反應(yīng)消耗掉部分HF,減緩了Mn在電解液中的溶解,抑制了尖晶石結(jié)構(gòu)的Jahn-Teller效應(yīng),穩(wěn)定了尖晶石的結(jié)構(gòu)。優(yōu)化出最佳的改性條件為:液相包覆比固相包覆改性后的LiMn2O4材料性能好,常溫下初始放電比容量為117.6mAh/g,100次充放電循環(huán)后,放電比容量為10
5、3.3mAh/g,比容量保持率為87.8%;55℃下初始放電比容量為112.3mAh/g,100次充放電循環(huán)后,放電比容量為90.9mAh/g,比容量保持率為80.97%。
3.采用高溫固相法合成得到的LiNi0.5Mn1.5O4正極材料具有4.7V左右的充放電平臺(tái),室溫下首次放電比容量達(dá)到131.4mAh/g,80次充放電循環(huán)后容量保持率高達(dá)95.5%;55℃下首次放電比容量為128.5mAh/g,80次充放電循環(huán)后容量
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