鋰離子電池正極材料錳酸鋰的改性研究.pdf

1、鋰離子電池具有能量密度高、無記憶效應(yīng)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，擁有廣闊的應(yīng)用前景。在鋰離子電池正極材料中，由于錳資源豐富，生產(chǎn)成本低，LiMn2O4被認(rèn)為是最有潛力取代LiCoO2的正極材料。但是其在充放電過程中容量衰減快，嚴(yán)重制約了LiMn2O4的商業(yè)化應(yīng)用。本文通過改進(jìn)合成工藝和改性研究，制備出高性能的LiMn2O4材料。并對材料進(jìn)行形貌和物相表征，最后對材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試分析。
　　本文先對鋰離子電池的組成和工作原理進(jìn)行系統(tǒng)闡述

2、，再分別介紹幾種典型的正極材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)。對LiMn2O4的結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)介紹，細(xì)致分析導(dǎo)致容量衰減的原因，深入探討對應(yīng)的改進(jìn)方法。
　　合金法是將兩種或兩種以上金屬和金屬氧化物加熱到熔點(diǎn)，使材料在液相混合均勻，合金法制備出來的材料均勻性好。SEM測試表明合金氧化后得到的前驅(qū)體粒徑較小，前驅(qū)體與Li2CO3煅燒后制備得到的正極活性材料粒徑也較小，能夠減少鋰離子的擴(kuò)散路徑。
　　通過合金法成功制備了LiMn2CuaOx系列材

3、料(a=0.05，0.06，0.07，0.08)，SEM顯示材料由納米顆粒堆積而成，顆粒較小，分布均勻，有較均勻的孔洞，均勻的孔洞有利于電解液的滲透，縮減鋰離子的擴(kuò)散路徑。XRD結(jié)果證實(shí)不同化學(xué)計量比的材料結(jié)構(gòu)沒有改變。通過對照實(shí)驗(yàn)，n(Li)∶n(Mn)=1∶2時，合成的LiMn2CuaOx系列材料的循環(huán)性能較好。當(dāng)a=0.07時，材料LiMn2Cu007Ox的電化學(xué)性能好。LiMn2Cu007Ox材料的首次充電容量為132.3mAh

4、/g，首次充放電效率為93.4％，經(jīng)過五次循環(huán)后，材料每次的充放電效率都在99％以上。CV測試表明，材料LiMn2Cu007Ox的循環(huán)性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。EIS測試表明，材料LiMn2Cu0.07Ox的阻抗隨著循環(huán)次數(shù)的增加并未明顯增加。
　　通過合金法成功制備出了LiMn2CuaNibOx系列材料(a=0.02，0.03，0.07;b=0.02，0.03)，通過對照組實(shí)驗(yàn)得出n(Li)∶n(Mn)=1∶2時合成的LiMn2CuaN