鋰離子電池正極材料LiMnO2的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著技術(shù)突飛猛進的發(fā)展,人們對便攜式電子產(chǎn)品的要求也越來越高。鋰離子電池因具有高電壓、循環(huán)壽命長、能量密度高、無記憶效應(yīng)以及環(huán)境友好等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于移動電源等領(lǐng)域。最早的商用鋰離子電池正極材料是由索尼公司在1991年推出的LiCoO2。然而,LiCoO2材料最大的缺陷就是Co原材料的價格非常昂貴。因此,研究一種能夠替代LiCoO2的新型正極材料已經(jīng)成為鋰離子電池發(fā)展的趨勢。LiMnO2原材料豐富、價格便宜、安全性能好且理論比容量高(

2、285mAh/g),被認為是一種很有潛力的鋰離子電池正極材料。本文主要內(nèi)容是o-LiMnO2的制備,以及結(jié)構(gòu)、形貌表征和電化學(xué)性能研究,并進一步探討了材料的顆粒形貌對其電化學(xué)性能的影響。
　　第一章主要論述了鋰離子電池的發(fā)展以及各種正極材料的研究現(xiàn)狀;包括LiMnO2的合成方法和研究現(xiàn)狀。
　　第二章介紹了實驗中涉及到的原材料、設(shè)備和電化學(xué)性能測試方法。
　　第三章利用水熱法合成o-LiMnO2。分別利用KMnO4和M

3、nSO4通過水熱法制備出棒狀和顆粒狀的γ-MnOOH。探討了不同形貌和微觀結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體γ-MnOOH對最終產(chǎn)物o-LiMnO2結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果顯示o-LiMnO2微米棒的電化學(xué)性能優(yōu)于o-LiMnO2顆粒,具有較高的放電比容量和較優(yōu)的循環(huán)壽命。30mA/g電流密度下,o-LiMnO2微米棒最高放電比容量高達220.2mAh/g,循環(huán)50次后放電比容量仍有176.7mAh/g。在高電流密度下o-LiMnO2微米棒也

4、展現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能,在50mA/g、75mA/g、100mA/g、150mA/g電流密度下循環(huán)50次后容量保持率分別為84.2％、83.4%、80.9%和81.0%,容量保持率較高。
　　第四章利用新穎的離子交換法成功制備出了o-LiMnO2微米棒,首先利用水熱法合成棒狀γ-MnOOH作為前驅(qū)體,然后將γ-MnOOH與過量的LiOH在100℃下回流6h制備出o-LiMnO2微米棒。雖然該方法大大降低了反應(yīng)成本,但是利用離子交換