鋰離子電池正極材料尖晶石LiMn-,2-O-,4-的改性研究.pdf

1、本文針對尖晶石型LiMn2O4正極材料容量衰減較快的原因，采用溶膠-凝膠法、化學(xué)沉淀法等方法對LiMn2O4進(jìn)行了表面包覆和摻雜的改性處理。通過XRD、SEM、TEM、FT-IR、TG-TGA、XPS等手段考察了制備條件以及改性前后材料結(jié)構(gòu)的變化，并對改性前后的材料進(jìn)行了電化學(xué)性能測試。
　　 首先，本文首次將ZnO作為表面包覆材料用于提高LiMn2O4正極材料的高溫性能。通過對實(shí)驗(yàn)條件的考察和對包覆前后材料在常溫、高溫下(55

2、℃)的電化學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)：①ZnO包覆的制備條件為500℃下焙燒5h；②少量ZnO包覆對LiMn2O4正極材料結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生影響，但當(dāng)ZnO包覆含量超過5wt％時(shí)，產(chǎn)物中出現(xiàn)ZnO的雜質(zhì)相；③ZnO包覆后的LiMn2O4正極材料在室溫及高溫下充放電循環(huán)性能有顯著的提高。
　　 其次，我們采用化學(xué)沉淀法首次制備了AlPO4包覆的LiMn2O4正極材料，AlPO4包覆含量應(yīng)控制在1wt.％以下，包覆含量增多，材料的電化學(xué)循環(huán)性能反而降

3、低。包覆前材料在常溫和高溫下經(jīng)50次充放電循環(huán)后，放電容量損失分別約為18％和33％；而相同條件下，AlPO4包覆后材料的放電容量的損失分別只有3％和8％。
　　 另外，考慮到Li4Ti5O12與LiMn2O4具有相同的尖晶石結(jié)構(gòu)和空間群，并且Li4Ti5O12化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)比LiMn2O4高兩個(gè)數(shù)量級，而且目前尚未出現(xiàn)關(guān)于Li4Ti5O12包覆對LiMn2O4結(jié)構(gòu)、性能影響的相關(guān)文獻(xiàn)，本文第一次提出了Li4Ti5O12對LiMn

4、2O4的包覆改性設(shè)想，并對該正極材料進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Li4Ti5O12包覆后的正極材料常溫和高溫循環(huán)性能有所提高，F(xiàn)T-IR測試結(jié)果表明，這主要是因?yàn)長i4Ti5O12包覆可以有效地降低LiMn2O4對電解液的催化分解作用，從而提高正極材料的循環(huán)性能。除此之外，Li4Ti5O12包覆后的正極材料在大倍率下的充放電性能也有所增強(qiáng)，這可能是由于包覆后正極材料的化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)得到增加所致。
　　 最后，本文以三乙醇胺為絡(luò)合劑，