電池正極材料尖晶石LiMn2O4的合成其性能的優(yōu)化.pdf

1、尖晶石LiMn2O4因其放電電壓高,成本低,制備工藝簡單,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,綠色環(huán)保,是很有應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料。本文針對(duì)尖晶石LiMn2O4材料目前存在的問題進(jìn)行了探究,得到了對(duì)其實(shí)際應(yīng)用有著重要意義的發(fā)現(xiàn)成果。主要內(nèi)容包括:
　　 1、高密度前驅(qū)體的制備:通過共沉淀和二次干燥法制備了高密度的尖晶石LiMn2PO4正極材料的前驅(qū)體。并分別從濾餅含水量,烘干方式,聚沉劑的添加方式的角度對(duì)前驅(qū)體振實(shí)密度的影響進(jìn)行制備工藝的改進(jìn)優(yōu)化

2、。探究出了最佳制備高密度、高純度前驅(qū)體的條件,為合成高性能尖晶石LiMn2O4正極材料提供了重要的參考。
　　 2、前驅(qū)體的不同處理方式對(duì)材料電性能的影響:通過采用共沉淀法經(jīng)壓濾、二次干燥制備出的錳氧化合物用作合成尖晶石LiMn2O4正極材料的前驅(qū)體,在共沉淀過程中,通過添加還原劑水合肼、通入保護(hù)氣體氮?dú)?、添加氧化劑雙氧水與空白試驗(yàn)作對(duì)比,研究了前驅(qū)體的不同處理方式對(duì)燒結(jié)合成的LiMn2O4結(jié)構(gòu)與常溫、高溫下電化學(xué)性能的影響。實(shí)

3、驗(yàn)結(jié)果表明:加入水合肼和通入氮?dú)舛寄鼙ＷC燒結(jié)產(chǎn)物L(fēng)iMn2O4的純度,并且二者結(jié)合可以有效地調(diào)產(chǎn)物L(fēng)iMn2O4的純度與顆粒粒徑大小,并有較高的振實(shí)密度,高溫高倍率下有較好的放電性能。
　　 3、電極制作細(xì)節(jié)對(duì)電池電性能的影響:在無水乙醇為分散劑進(jìn)行充分研磨,并選擇900℃的條件下燒結(jié)15h合成正極材料的基礎(chǔ)上,通過改進(jìn)電極的制作細(xì)節(jié)如超聲波分散時(shí)間的延長,靜置分層,改進(jìn)碾壓方式及烘干方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這些細(xì)節(jié)的改進(jìn)都有助于提高

4、電池的循環(huán)性能。
　　 4、不同錳源對(duì)電池正極材料性能的影響:通過使用草酸鈉法準(zhǔn)確地測(cè)定了購買的EMD中MnO2的含量,并使用EDTA直接滴定法測(cè)定了Mn2+的含量。用金屬錳片和硫酸反應(yīng)制備硫酸錳溶液,不僅節(jié)約了成本而且為前驅(qū)體的合成及以后的工作提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),有利于以后實(shí)驗(yàn)步驟的科學(xué)準(zhǔn)確地開展。我們探究了電解二氧化錳用硝酸處理與非處理,自制的硫酸錳和草酸錳對(duì)電池材料性能的影響,發(fā)現(xiàn)不同錳源對(duì)電池性能有著一定的影響。
　

5、　 5、IAMn2O4的摻雜改性的研究:通過共沉淀和二次干燥法,在氮?dú)夂退想碌谋Ｗo(hù)下,通過摻雜鋁離子制備前驅(qū)體,進(jìn)而燒結(jié)制備尖晶石LiAlxMn2-xO4,結(jié)果表明隨著摻雜鋁含量的增加晶胞參數(shù)a逐漸變小,晶格的穩(wěn)定性增強(qiáng),雖然放電比容量和放電平臺(tái)有所降低,但高溫高倍率的循環(huán)性能得到提高,這有望解決鋰離子電池在高溫條件下容易出現(xiàn)的安全性問題。通過研究對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)用Li2CO3制備的正極材料的振實(shí)密度相對(duì)較高,并且摻雜Al2O3的振實(shí)密