鋰離子電池正極材料錳酸鋰的制備及其改性研究.pdf

1、隨著電子設(shè)備行業(yè)的迅猛發(fā)展以及能源枯竭和環(huán)境污染等問題的日趨明顯，人們對化學(xué)電源的要求越來越高。尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）因其豐富的資源來源、廉價(jià)的成本、無污染等優(yōu)勢，是近期發(fā)展現(xiàn)狀下鋰離子行業(yè)最有發(fā)展前景的正極材料。尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）因?yàn)橹T多因素的影響，電池的性能還不是很好，因此改善其性能成為研究熱點(diǎn)。
　　以廉價(jià)的碳酸鋰（Li2CO3）和二氧化錳（MnO2）為原料，采用高溫分段燒結(jié)相結(jié)合的方法，

2、合成純相尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）正極材料。本文通過差熱熱重分析（TG-DSC）實(shí)驗(yàn)，確定純相尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）的燒結(jié)溫度；通過X射線衍射（XRD）和掃描電鏡（SEM）測試，表征純相尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）的結(jié)構(gòu)和微觀形貌；通過充放電測試實(shí)驗(yàn)，研究合成的純相尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）的綜合電化學(xué)性能。
　　本文主要是通過以下方法對錳酸鋰進(jìn)行改性研究：（1）改進(jìn)合成方法（2）

3、體相摻雜改性（3）材料表面包覆改性。
　　在改進(jìn)合成方法研究方向，主要是采取對原材料進(jìn)行球磨的方法且首次研究球磨對錳酸鋰（111）晶面的影響。球磨后合成的尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4）的性能更為優(yōu)異，在球磨時(shí)間為6小時(shí)時(shí)達(dá)到最佳值（在0.5C倍率下首次充放電為129.3 mAh/g，30循環(huán)后容量保持率為94.95％），且研究表明球磨后可以改變錳酸鋰（111）晶面的大小從而影響錳酸鋰的電化學(xué)性能。
　　在體相摻雜改性

4、方向，研究Ni、Co、Al、F等陰陽離子單獨(dú)摻雜對錳酸鋰電化學(xué)性能的影響以及Al、F陰陽離子復(fù)合摻雜對錳酸鋰電化學(xué)性能的影響。研究表明，Ni、Co、Al等陽離子單獨(dú)摻雜改性錳酸鋰，首次充放電都是減小的，但是循環(huán)保持率明顯提高；F離子單獨(dú)摻雜改性錳酸鋰，首次充放電是增加的且循環(huán)保持率較好；Al、F陰陽離子復(fù)合摻雜改性錳酸鋰不但可以保持首次充放電的大小且可以提高其循環(huán)保持率。
　　在材料表面包覆改性方向，研究硅溶膠表面包裹改性對錳酸鋰