球形錳酸鋰的制備及其改性研究.pdf

1、近些年來(lái)，諸多新型的鋰離子電池正極材料均得到了迅猛的發(fā)展，但傳統(tǒng)的尖晶石型LiMn2O4仍被認(rèn)為是極具有競(jìng)爭(zhēng)潛力的一種正極材料。與其他正極材料相比，其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如，原料豐富、成本低廉、環(huán)境友好、工作電壓高、安全性能好和制備條件簡(jiǎn)便等。但是其較為低劣的循環(huán)性能限制了其商業(yè)化的應(yīng)用進(jìn)程。諸多研究者通過(guò)對(duì)其系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，造成LiMn2O4循環(huán)性能差的原因主要有如下三點(diǎn)：三價(jià)錳在有機(jī)電解液中的溶解、姜-泰勒效應(yīng)、以及電解液高電壓下的分解

2、。針對(duì)上述難題，本論文先通過(guò)共沉淀法制備球形的MnCO3前驅(qū)體，然后將其混鋰煅燒后，得到球形尖晶石型LiMn2O4正極材料，然后通過(guò)對(duì)其進(jìn)行體相摻雜，以及在其表面進(jìn)行包覆一些其他抗電解液腐蝕的材料的方法，來(lái)提高材料的電化學(xué)性能。
　　通過(guò)共沉淀的方法制備了球形度較好且粒徑均一的MnCO3。再以MgF2為摻雜物用高溫固相法制備了球形Mg、F共摻雜的LiMgxMn2-xO4-2xF2x(x=0,0.05,0.1,0.2)樣品。并討論了

3、，不同摻雜量對(duì)其性能的影響。結(jié)果表明，所有不同摻雜量的樣品均具有單一的尖晶石結(jié)構(gòu)。并且在所有的樣品中， LiMg0.1Mn1.9O3.8F0.2具有最好的電化學(xué)性能。在55℃，1 C倍率下，其首次放電比容量達(dá)到121.1 mAh g-1。400次循環(huán)后，容量保持率為89.2％。
　　通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)沉淀法得到Y(jié)2O3包覆的LiMn2O4，并探討了不同包覆量對(duì)其電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，所制備的所有不同Y2O3包覆量的LiMn2O4

4、樣品均具有較好的結(jié)晶度，且粒度均一。在55℃，1 C倍率下，1.0 wt.%Y2O3包覆的LiMn2O4樣品具有較高的放電比容量及最佳的循環(huán)性能，首次放電容量為117.5 mAh g-1。500次循環(huán)后，容量仍能保持原來(lái)的76.7%。
　　將前面制備好的Y2O3包覆的LiMn2O4樣品，加入通過(guò)Hummers法自制的氧化石墨懸浮液中，隨后干燥并在惰性氣氛(Ar)下低溫煅燒，得到石墨烯和Y2O3雙層包覆的LiMn2O4樣品。結(jié)果表明