鋰離子電池正極材料錳酸鋰的制備、分析和性能研究.pdf

1、本文分別采用熔鹽浸漬法、高溫固相法和溶膠-凝膠法，以Li2CO3、LiNO3或LiOH·H2O為鋰源，化學(xué)二氧化錳或醋酸錳為錳源，在不同煅燒溫度，按不同Li/Mn比制備尖晶石型錳酸鋰正極材料Li1+xMn2O4。通過X-射線衍射分析、形貌分析和元素成分分析等對(duì)尖晶石型Lil+xMn2O4進(jìn)行了工藝研究。在此基礎(chǔ)上對(duì)材料進(jìn)行摻雜改性，分別在不同溫度下，按不同的Li/Mn配比，摻入一定比例的Co和Ni，制備出尖晶石型Lil+xCo0.02N

2、i0.02Mn1.96O4。
　　 鋰離子電池中鋰、錳和摻雜元素鎳、鈷的組成含量，錳元素的價(jià)態(tài)對(duì)錳酸鋰的電化學(xué)性能有著很大的關(guān)系。錳酸鋰中，錳為+3價(jià)和+4價(jià)的化合價(jià)態(tài)，其理想的平均價(jià)態(tài)為3.5，此時(shí)錳酸鋰的電化學(xué)性能較好。但是在實(shí)際合成材料的過程中，煅燒溫度等條件的選擇對(duì)錳的價(jià)態(tài)起著很大的影響。其中，溫度的改變極易引起錳的價(jià)態(tài)變化，導(dǎo)致電化學(xué)性能的差異。因此分析測(cè)定錳的價(jià)態(tài)，對(duì)研究錳酸鋰的容量衰減等具有重大的意義。
　　

3、 本文首先采用火焰原子吸收光譜法，配制高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液，直接對(duì)材料中高含量的鋰進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定的結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度較好。其次，重點(diǎn)對(duì)材料中的錳平均化合價(jià)進(jìn)行了分析，即采用高氯酸氧化滴定法測(cè)定材料中錳的總含量，再用氧化還原返滴定法測(cè)定材料中Mn轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，進(jìn)而測(cè)定錳的平均化合價(jià)。此方法針對(duì)材料本身的特性對(duì)錳總量的測(cè)定加以改進(jìn)，再經(jīng)兩步結(jié)合計(jì)算出錳的平均價(jià)態(tài)。操作簡(jiǎn)單快速。摻雜元素Ni和Co的測(cè)定則采用與基體匹配的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液通過火焰原子吸

4、收分光光度法進(jìn)行連續(xù)測(cè)定，避免了基體和待測(cè)組分之間的相互干擾，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
　　 采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和電池測(cè)試儀對(duì)制備的正極材料Li1+xMn2O4和Li1+xNi0.02Co0.02Mn1.96O4進(jìn)行結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能等研究。結(jié)果表明，制備的正極材料均為尖晶石相。其中采用溶膠-凝膠法，700℃下煅燒12h制備的Li1.10Mn2O4材料性能較好。在此基礎(chǔ)上摻入Co和Ni，在800℃下煅燒12小時(shí)，制備出Li