尖晶石型錳酸鋰正極材料的合成及電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池因質(zhì)量比容量大、平均開路電壓高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用于移動、便攜式電器.目前鋰離子電池的正極材料主要采用層狀鉆酸鋰.由于鈷資源的短缺、大電流充放電和高溫環(huán)境使用的不安全因素,研究開發(fā)新一代高性能正極材料成為一項重要課題.尖晶石型LiMn<,2>O<,4>材料具有原料資源豐富、易制備和環(huán)境友好等優(yōu)點,特別是因為充放電電壓高、循環(huán)性能好、比容量高和使用安全等優(yōu)良的電化學性能,該材料成為本研究的重點: 本研究首先對尖晶

2、石型錳酸鋰正極材料的研究現(xiàn)狀、存在問題和解決方案等進行了較系統(tǒng)的探討,先后制定了多項改善和提高尖晶石型錳酸鋰電化學性能的措施.合成研究了分別和同時摻雜陰、陽離子正極材料Li<,1.02>M<,x>Mn<,2-x>Q<,y>O<,4-y>的充放電比容量、循環(huán)性能、高溫(55℃)性能和大電流充放電性能等,表征了合成材料的晶體結(jié)構(gòu)、表觀形態(tài)、粒徑及粒徑分布規(guī)律,進一步探討了表面包覆(修飾)改性和電解液及其組成對錳酸鋰正極材料的作用和影響。

3、 以實驗室合成的尖晶石型錳酸鋰LiCo<,x>Cr<,y.Mn<,2-x-y>O<,4>材料為母體材料,以SiO<,2>和Al<,2>O<,3>為包覆劑,經(jīng)一系列工藝過程得到Al-Si(復合)表面包覆改性材料.經(jīng)100次充放電循環(huán)測試,常溫(20℃)下,表面包覆后的材料放電容量保持率為93.25﹪,高于未包覆36.35個百分點(未包覆材料的容量保持率56.9﹪)；高溫(55℃)下,未包覆材料的放電容量保持率26.17﹪,包覆材料的放

4、電容量保持率仍高達84.84﹪,包覆效果明顯。 以預處理+高溫固相法合成了Li<,1.02>Co<,0.02>Cr<,0.01>La<,0.01>Mn<,1.96>F<,0.02>O<,3.98>陰陽離子復合摻雜材料.以此材料作正極材料、金屬鋰作負極材料組裝成扣式2032電池,經(jīng)100次充放電循環(huán)后表現(xiàn)出較好的循環(huán)性能:充放電比容量(120.9/119.7～112.9/112.4 mAh/g)保持率在93.9﹪以上；充首次充放電