固相配位化學反應法合成鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-及其摻雜材料的研究.pdf

1、本文采用固相配位化學反應法成功的合成出了超細尖晶石型LiMn<,2>O<,4>及其摻雜材料,從實驗與理論相結(jié)合的角度系統(tǒng)的研究了其制備過程中的工藝參數(shù)、結(jié)構、形成機理和性能.研究了原料的配比和焙燒溫度對合成材料性能的影響,實驗選擇硝酸鋰、醋酸錳和檸檬酸的摩爾比為1:2:3作為實驗的原料配比,500~550℃為配位化合物前驅(qū)體的最佳焙燒溫度.550℃合成的材料物相純凈,結(jié)晶性好,鋰含量為3.79﹪,與理論鋰含量(3.84﹪)相當;粒度細小

2、,粒度范圍為0.06~0.5μm的粉末為82.10﹪,材料的比表面積為10.15m<'2>/g,平均粒度為138.12nm;粉末顆粒為多孔結(jié)構,有一定程度的團聚;充電的兩個電壓平臺約為4.05V和4.15V,放電的電壓平臺約為4.10V和3.95V,其首次放電比容量為124.2mAh/g;循環(huán)比容量穩(wěn)定,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,比容量下降的比率減小,循環(huán)性能逐漸趨于穩(wěn)定,十次循環(huán)后放電比容量為109.8mAh/g,為初始比容量的88.4﹪.

3、摻雜的LiM<,x>Mn<,2-x>O<,4>(M=Ni,Co,Cr,Al,x=0.05,0.10,0.15,0.20)材料保持了尖晶石結(jié)構,形成了固溶體,離子半徑小的摻雜元素離子M<'3+>離子代替了Mn<'3+>離子,減小了尖晶石結(jié)構的晶胞參數(shù),穩(wěn)定了結(jié)構;摻雜材料顆粒細小,顆粒內(nèi)部存在有孔隙;摻雜材料隨著摻雜濃度的提高,放電比容量降低;摻雜的LiM<,0.10>Mn<,190>O<,4>(M=Ni,Co,Cr,Al)材料結(jié)構穩(wěn)定,