鋰離子電池正極材料層狀LiMnO2的合成及摻雜改性.pdf

1、鋰離子電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新型二次電池。鋰錳氧化物由于具有污染低，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)成為最有吸引力的鋰離子電池的正極材料。但其容量衰減、循環(huán)壽命短等問題，成為困擾它商品化應(yīng)用的主要障礙。最近，具有比尖晶石型的鋰錳氧化物更高理論容量的層狀結(jié)構(gòu)的LiMnO2，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
　　本文在詳細(xì)評(píng)述了鋰離子電池及其正極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選取層狀結(jié)構(gòu)的LiMnO2為研究對(duì)象，對(duì)其合成和摻雜改性進(jìn)行了研究。采用離子交換法

2、制備LiMnO2，研究了合成條件對(duì)LiMnO2結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，討論了反應(yīng)溫度、時(shí)間、洗滌方式和氣氛對(duì)材料性能的影響，優(yōu)化了合成制備工藝條件。在此基礎(chǔ)上，嘗試了對(duì)材料進(jìn)行摻雜改性。通過X射線衍射(X-Ray Diffraction)分析了合成產(chǎn)物的晶型結(jié)構(gòu)，掃描電鏡(Scanning Electron Microscope)觀察了材料的形貌，恒流充放電測(cè)試研究了合成材料的比容量和循環(huán)性能，循環(huán)伏安(Cyclic Voltammet

3、ry)和電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscope)簡單分析了材料的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。
　　研究表明，離子交換法制備的LiMnO2材料具有較好的層狀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，其第50次放電容量為65mAh·g-1(0.1C倍率)。層狀LiMn0.95M0.05O2(M=Al,Ni)從它們的前驅(qū)體通過離子交換法被合成。在充放電循環(huán)過程中，LiMn0.95M0.05O2(M=Al,Ni)的放電曲線