高容量長壽命鋰離子電池正極材料尖晶石LiMn2O4的合成與改性研究.pdf

1、本文通過查閱大量文獻(xiàn)，總結(jié)國內(nèi)外鋰離子電池正極材料尖晶石型LiMn2O4的研究現(xiàn)狀，針對(duì)LiMn2O4放電比容量低，循環(huán)過程中容量衰減快兩個(gè)問題，提出了解決方案。采取對(duì)MnO2超聲清洗除雜及細(xì)化、對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行摻雜改性及包覆改性相結(jié)合的方式，利用高溫固相反應(yīng)法制備LiMn2O4。結(jié)果表明，該方法制備的LiMn2O4電化學(xué)性能優(yōu)異。通過X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、恒流充放電性能測試、循環(huán)伏安測試(CV)對(duì)LiMn2O4結(jié)

2、構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論:
　　 利用超聲清洗去除了MnO2中Na+、K+等雜質(zhì)離子，并細(xì)化了MnO2顆粒。提高LiMn2O4初始放電比容量的同時(shí)改善了循環(huán)性能。ICP測試結(jié)果顯示:MnO2經(jīng)超聲清洗后，Na+、K+含量均明顯下降。去離子水處理的LiMn2O4初始放電比容量由105.79mAh/g上升為114.79mAh/g，循環(huán)16次后容量保持率由74.27％上升至79.13％。
　　 將超聲波分散與

3、陽離子協(xié)調(diào)摻雜相結(jié)合的方式來改性LiMn2O4，促進(jìn)了LiMn2O4完整結(jié)晶，同時(shí)明顯改善了LiMn2O4的循環(huán)性能，但初始放電比容量稍有下降。超聲波分散可以使摻雜物分散均勻，摻雜離子有序的進(jìn)入到LiMn2O4晶體結(jié)構(gòu)中。XRD和SEM結(jié)果顯示摻雜后LiMn2O4結(jié)晶性增加，尖晶石形貌明顯。恒電流充放電結(jié)果顯示:摻雜后LiMn2O4初始放電比容量下降，但循環(huán)性能明顯改善。其中以Co作為摻雜元素，0.01mol作為摻雜量合成的LiMn2O

4、4改性效果最好，摻雜后初始放電比容量由為131.79mAh/g下降為129.25mAh/g，循環(huán)30次后容量保持率由79.28％上升至94.85％。
　　 將H3BO3、Ni(CH3COO)2超聲分散后混合包覆改性LiMn2O4，循環(huán)性能明顯改善。超聲波分散使包覆物分散良好，包覆層均勻。XRD和SEM測試結(jié)果顯示，改性后，樣品表面包覆了一層均勻薄膜，結(jié)晶性較包覆前稍減弱，但顆粒圓潤性增加。CV測試結(jié)果顯示:純相LiMn2O4經(jīng)過