尖晶石鋰錳氧化物的合成及改性研究.pdf

1、本論文分別采用機(jī)械化學(xué)法-高溫?zé)崽幚砼c濕化學(xué)法合成了鋰離子電池正極材料尖晶石鋰錳氧化物,并利用濕化學(xué)法對(duì)鋰錳氧化物進(jìn)行了摻鈷、摻鉻與摻鋰等改性研究.在進(jìn)行試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)化學(xué)分析、X射線衍射、差熱-熱重分析、掃描電鏡與微電極循環(huán)伏安法、恒電流充放電等檢測(cè)手段,系統(tǒng)地考察了不同試驗(yàn)條件對(duì)產(chǎn)物化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、形貌與電化學(xué)性能等粉末特性的影響規(guī)律.在機(jī)械化學(xué)法合成鋰錳氧化物過(guò)程中,研究了不同活化方式、球料比、活化時(shí)間、不同鋰鹽與熱處

2、理溫度對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、比表面積、形貌與電化學(xué)性能的影響.結(jié)果表明,比較合適的合成條件為:采用振動(dòng)式球磨機(jī),以Li<,2>CO<,3>-MnO<,2>為原料,球料比(質(zhì)量比)為40:1,活化時(shí)間為60min,活化后物料的熱處理制度為720℃下保溫10h.該條件下所得樣品具有比較理想的尖晶石結(jié)構(gòu),粒度分布均勻,平均粒徑為0.2μm,比表面積為4.3703m<'2>/g,其首次放電比容量為119.659mAh/g.以價(jià)廉易得的電解MnO<,2>和

3、LiOH·H<,2>O為原料,采用濕化學(xué)法合成了鋰錳氧化物的前驅(qū)體,該前驅(qū)體在720℃下保溫8h可獲得尖晶石結(jié)構(gòu).合成過(guò)程中通過(guò)加入鈷、鉻化合物或調(diào)節(jié)鋰鹽用量可獲得摻雜鋰錳氧化物,它們具有與LiMn<,2>O<,4>相同的尖晶石結(jié)構(gòu),且粒度分布均勻,隨摻雜量的增加,樣品的晶胞參數(shù)減小,晶胞體積收縮,晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定.對(duì)濕化學(xué)合成樣品的電化學(xué)性能測(cè)試表明,摻雜后樣品的首次放電比容量隨摻雜量的增加而減小,但其循環(huán)性能得以改善.綜合考慮比容量

4、與循環(huán)性能,摻鈷樣品中以Li<,1.02>Mn<,1.98>Co<,0.02>O<,4>性能較佳,首次放電比容量為118.860mAh/g,6次循環(huán)后為113.459mAh/g;摻鉻樣品中以LiMn<,1.92>Cr<,0.08>O<,4>性能較佳;摻鋰樣品中以經(jīng)兩段升溫法處理的Li<,1.02>Mn<,2>O<,4>樣品的電性能最理想,其首次與第10次循環(huán)后的比容量分別為122.478mAh/g和109.206mAh/g.三種摻雜樣品