鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-的改性研究.pdf

1、鋰離子電池工作電壓高、比能量高、容量大、自放電小、循環(huán)性能好、工作壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)，有著廣泛的應(yīng)用，被稱為新一代高性能二次電池。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，尖晶石型LiMn2O4作為正極材料具有資源豐富、價(jià)格便宜、環(huán)境污染小與安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望的正極材料之一。但尖晶石型LiMn2O4容量衰減快，大大影響了其電化學(xué)性能，限制了它的實(shí)際應(yīng)用。本論文針對(duì)這一問(wèn)題，采用摻雜和表面包覆兩種方法對(duì)LiMn2O4材料進(jìn)行改性

2、研究，并采用LAND、XRD和SEM等手段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了檢測(cè)。 摻雜改性：以乙酸鋰、乙酸錳和摻雜元素的化合物為原料，檸檬酸為配合劑，采用溶膠-凝膠法對(duì)尖晶石型錳酸鋰進(jìn)行單一摻雜?？疾榱瞬煌膿诫s元素及同種元素的不同摻雜量對(duì)材料性能的影響。XRD檢測(cè)表明所合成的樣品為尖晶石型錳酸鋰，SEM測(cè)試結(jié)果顯示樣品粒度均勻，形貌規(guī)整。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，摻Cu和Al后材料的電化學(xué)性能得到了一定的改善，且最佳摻雜量分別是nMn：nAl=1.9：0

3、.1和nMn：nCu=1.92：0.08。 在單一摻雜的基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠法對(duì)錳酸鋰進(jìn)行復(fù)合摻雜，摻雜元素為Cu和Al。實(shí)驗(yàn)確定在Al的摻雜量為0.02，Cu的最佳摻雜量為0.06；Cu的摻雜量為0.06時(shí)，Al的最佳摻雜量為0.05。SEM的檢測(cè)結(jié)果表明，所合成的樣品晶型發(fā)育好，粒度均勻，形貌規(guī)整。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)元素?fù)诫s量為nMn：nAl：nCu=1.89：0.05：0.06時(shí)，材料具有很好的電化學(xué)性能，初始放電比容

4、量為108.0mAh·g-1，循環(huán)10次后還剩104.7mAh·g-1，說(shuō)明復(fù)合摻雜能有效的抑制Jahn-Teller效應(yīng)，提高了材料的電化學(xué)性能。 表面包覆：以最佳樣品LiMn1.89Cu0.06Al0.05O2為基體，將其加入到甲醇和正硅酸乙酯[Si(OCH2CH3)4]的混合溶液中。使[Si(OCH2CH3)4]在基體表面水解縮聚形成凝膠膜SiO2，得到包覆SiO2樣品。SEM檢測(cè)發(fā)現(xiàn)包覆前后樣品的粒度和形貌相似。電化學(xué)性