鋰離子電池正極材料LiMn-,1-X-M-,X-O-,2-的研究.pdf

1、本文采用固相合成法制備了LiMn<,1-x>M<,x>O<,2>(0≤1,M為Co、Ni、A1,Ti、Mg、Y中的一種或幾種)系列嵌鋰化合物。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱差熱重分析及電化學測試等方法，系統(tǒng)研究了合成條件如原材料種類和配比、合成溫度、合成氣氛等對材料結構及電化學性能的影響。 對LiMnO<,2>材料的初步合成及微量摻雜改性研究發(fā)現(xiàn)，通過對反應氣氛、燒成溫度及Li／Mn比等工藝條件的精確控制能夠制

2、備出純相的LiMnO<,2>材料，但即使采用微量的Co、Al摻雜后也無法抑制該材料在充放電循環(huán)過程中向尖晶石結構的轉化，因而無法獲得單一平滑的放電平臺。 進一步的實驗發(fā)現(xiàn)，采用Ni、Co大量摻雜而制備出的LiMn<,1／3>Ni<,1／3>Cot<,1／3>O<,2>材料具有穩(wěn)定的層狀結構和單一的放電平臺，是一種極具潛力的鋰離子電池正極材料。為優(yōu)化合成的LiMn<,1／3>Ni<,1/3>Co<,1/3>O<,2>正極材料電化學

3、性能，對鋰源及過渡金屬源進行了篩選，并考察了不同的Li／(Mn+Ni+Co)比對材料結構性能的影響，結果表明采用Li<,2>Co<,3>及Mn<,1／3>Ni<,1／3>Co<,1／3>(OH)<,2>分別作為鋰源及過渡金屬源、Li／(Mn+Ni+Co)為1-1.05時合成的LiMn<,1／3>Ni<,1／3>Co<,1／3>O<,2>材料具有更適合加工的粒度和較為理想的電化學性能。 對LiMn<,1/3>Ni<,1/3>Co<

4、1/3>O<,2>的合成反應過程進行較為深入的研究和探討，對Li<,2>CO<,3>與 Mn<,1/3>Ni<,1/3>Co<,1/3>(OH)<,2>按Li／(Mn+Ni+Co)=1∶1.05混合組成的反應體系進行熱重分析，并以此為基礎通過實驗考察了不同的預燒及燒結溫度對材料電化學性能的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過730℃預燒和900℃最終燒結的材料具有較高的充放電容量和良好的循環(huán)性能。 選擇A1、Y、Ti、Mg作為摻雜元素，對LiMn<