鋰離子電池正極材料錳酸鋰的改性研究.pdf

1、鋰離子電池具有能量密度高、無記憶效應、安全性高等優(yōu)點，擁有廣闊的應用前景。在鋰離子電池正極材料中，由于錳資源豐富，生產成本低，LiMn2O4被認為是最有潛力取代LiCoO2的正極材料。但是其在充放電過程中容量衰減快，嚴重制約了LiMn2O4的商業(yè)化應用。本文通過改進合成工藝和改性研究，制備出高性能的LiMn2O4材料。并對材料進行形貌和物相表征，最后對材料進行電化學性能測試分析。
　　本文先對鋰離子電池的組成和工作原理進行系統(tǒng)闡述

2、，再分別介紹幾種典型的正極材料的結構和優(yōu)缺點。對LiMn2O4的結構做了詳細介紹，細致分析導致容量衰減的原因，深入探討對應的改進方法。
　　合金法是將兩種或兩種以上金屬和金屬氧化物加熱到熔點，使材料在液相混合均勻，合金法制備出來的材料均勻性好。SEM測試表明合金氧化后得到的前驅體粒徑較小，前驅體與Li2CO3煅燒后制備得到的正極活性材料粒徑也較小，能夠減少鋰離子的擴散路徑。
　　通過合金法成功制備了LiMn2CuaOx系列材

3、料(a=0.05，0.06，0.07，0.08)，SEM顯示材料由納米顆粒堆積而成，顆粒較小，分布均勻，有較均勻的孔洞，均勻的孔洞有利于電解液的滲透，縮減鋰離子的擴散路徑。XRD結果證實不同化學計量比的材料結構沒有改變。通過對照實驗，n(Li)∶n(Mn)=1∶2時，合成的LiMn2CuaOx系列材料的循環(huán)性能較好。當a=0.07時，材料LiMn2Cu007Ox的電化學性能好。LiMn2Cu007Ox材料的首次充電容量為132.3mAh

4、/g，首次充放電效率為93.4％，經過五次循環(huán)后，材料每次的充放電效率都在99％以上。CV測試表明，材料LiMn2Cu007Ox的循環(huán)性能好，結構穩(wěn)定。EIS測試表明，材料LiMn2Cu0.07Ox的阻抗隨著循環(huán)次數(shù)的增加并未明顯增加。
　　通過合金法成功制備出了LiMn2CuaNibOx系列材料(a=0.02，0.03，0.07;b=0.02，0.03)，通過對照組實驗得出n(Li)∶n(Mn)=1∶2時合成的LiMn2CuaN