鋰離子電池正極材料Li2MnO3的摻雜改性研究.pdf

1、在當今嚴峻的能源和環(huán)境問題的形勢下，交通工具紛紛采用動力儲能電池作為主要的動力來源，鋰離子電池被認為是高容量、大功率電池的理性之選。Li2MnO3基材料是一類新型的鋰離子電池正極活性物質(zhì)，其擁有理論容量高、成本低廉，對環(huán)境友好等優(yōu)點。但純的Li2MnO3電導(dǎo)率低，電化學(xué)活性差，循環(huán)性能不好，放電容量較低。本文通過在鋰位摻雜陽離子Bi，提高材料電導(dǎo)率；在氧位摻雜陰離子F，穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)，以期改善材料的電化學(xué)性能。
　　采用高價陽離子B

2、i對Li2MnO3進行微量的Li位摻雜。實驗結(jié)果表明Bi的摻雜能提高材料的結(jié)晶度。當Bi的摻雜量為0.02，在650℃下保溫12 h得到的樣品具有最佳的電化學(xué)性能。在該條件下合成的正極材料，在10 mA/g的電流密度，2.0-4.8 V的充放電截止電壓下，首次放電容量為159.7 mAh/g，經(jīng)過30次循環(huán)后容量保持率為80.7％，較未摻雜的材料提高了20%以上；在高電流密度50 mA/g下，首次放電容量為158.2 mAh/g，30次

3、循環(huán)后容量保持率為90%。Bi的摻雜提高了材料的倍率性能。
　　采用陰離子F對正極材料Li2MnO3進行摻雜，以LiF和NH4F為F源發(fā)現(xiàn)摻雜F以后能較大程度提高材料的結(jié)晶度。以NH4F作為F源對材料形貌的均勻程度，放電比容量以及循環(huán)性能的優(yōu)化效果都更加明顯。研究發(fā)現(xiàn)，隨著 F摻雜量的增加，材料的顆粒粒徑長大明顯，同時放電容量呈現(xiàn)降低趨勢。實驗結(jié)果表明當F的摻雜量為0.03，600℃下保溫12 h的合成條件最優(yōu)。在該條件下材料的粒