納米錳酸鋰及錳酸鋰-石墨烯復(fù)合物的制備與電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種安全、便攜的儲能裝置，是目前最貼近人們?nèi)粘Ｉ畹囊环N新能源。相較于早先出現(xiàn)的干電池、鉛蓄電池、鎳氫電池等，鋰離子電池在工作電壓、比容量、使用壽命、安全性等方面有著明顯的優(yōu)勢，因此，幾乎所有的電動汽車都以鋰離子電池作為動力源。但是，目前鋰離子電池的容量與功率仍需進(jìn)一步的提高。本碩士論文以錳酸鋰正極材料為研究對象，通過其納米粉體的合成及與石墨烯的復(fù)合，以此提高錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性質(zhì)。
　　首先，以高

2、錳酸鉀為錳源，氫氧化鋰為鋰源，抗壞血酸為還原劑，利用水熱法在140-200℃，1-7小時下合成錳酸鋰粉體。研究了水熱溫度，時間，原料配比對合成錳酸鋰純度的影響規(guī)律并分析了其微觀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究了其在0.1-5C充放電倍率下的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明：180℃保溫5小時，高錳酸鉀與抗壞血酸的物質(zhì)的量比為5:3，是該水熱體系制備錳酸鋰的最佳條件。所得錳酸鋰的顆粒尺寸分布均一，約為50 nm，且具有單晶結(jié)構(gòu)特征。其不需焙燒處理即可在5 C充放電倍

3、率下表現(xiàn)出95 mA h g-1的可逆比容量，并且循環(huán)100次之后可逆比容量仍然可以達(dá)到82 mA h g-1。
　　接著，以高錳酸鉀與硫酸亞錳為錳源，氫氧化鋰為鋰源，利用水熱法在80-150℃，3-12小時下合成錳酸鋰粉體。研究了水熱溫度，時間，原料配比對合成錳酸鋰純度的影響規(guī)律并分析了其微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：90℃保溫6小時，高錳酸鉀與硫酸亞錳的物質(zhì)的量的比為3:7，是該水熱體系制備錳酸鋰的最佳條件。物相分析顯示，所得錳酸鋰粉體

4、含有微量的四氧化三錳，經(jīng)180℃二次水熱處理，即可消除該微量四氧化三錳。
　　在制備純相納米錳酸鋰之后，將其分散在乙醇中，與還原氧化石墨烯直接進(jìn)行機(jī)械混合，通過旋蒸去除乙醇得到錳酸鋰與還原氧化石墨烯的復(fù)合物。SEM結(jié)果顯示，該復(fù)合物中錳酸鋰、還原氧化石墨烯的團(tuán)聚較嚴(yán)重，未達(dá)到均勻復(fù)合的效果。該復(fù)合物在0.1 C充放電倍率下的充電比容量約為109 mA h g-1，在5 C充放電倍率下的放電比容量約為80 mA h g-1，與純相納