層狀錳酸鋰的制備及摻雜研究.pdf

1、隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用,層狀錳酸鋰(LiMnO2)因其豐富的錳資源、低毒性、高容量(285mAh/g)等優(yōu)點(diǎn)成為近年來最具吸引力的新型正極材料之一。但目前對 LiMnO2的研究還止步于實(shí)驗(yàn)室,制備成本高、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、電化學(xué)循環(huán)性能差等缺點(diǎn),嚴(yán)重阻礙了 LiMnO2的商品化。本文通過優(yōu)化成熟工藝、探索研究新型制備工藝、對 LiMnO2的元素?fù)诫s進(jìn)行研究,為LiMnO2盡早實(shí)現(xiàn)商品化、改善電化學(xué)性能提供理論依據(jù)。具體研究內(nèi)容如下:

2、　　(1)采用水熱法制備了正交結(jié)構(gòu)的o-LiMnO2。系統(tǒng)研究了Li/Mn摩爾比、水熱溫度、水熱時間對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明,隨Li/Mn摩爾比增加、反應(yīng)溫度升高、反應(yīng)時間延長,制得的 o-LiMnO2純度越高。從節(jié)約能源、降低成本方面考慮,選擇水熱法合成LiMnO2的最佳工藝為:Li/Mn摩爾比為4:1、180℃條件下反應(yīng)10h。
　　(2)采用水熱合成法對LiMnO2進(jìn)行了Al、Mg、Y、Ni、Cr、S等元素的一元、二元摻雜

3、研究。研究結(jié)果表明,水熱法單元素?fù)诫s是可行的,水熱法二元摻雜化學(xué)機(jī)理復(fù)雜,有待進(jìn)一步的研究。
　　(3)采用機(jī)械合金化法制備了正交結(jié)構(gòu)的o-LiMnO2。研究了球料比、Li/Mn摩爾比、球磨過程控制劑、球磨時間對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明,機(jī)械合金化法可以在較低的Li/Mn摩爾比(1.5:1)條件下制備出純凈的o-LiMnO2。
　　(4)采用水熱-離子交換法制備了單斜結(jié)構(gòu)的 m-LiMnO2。研究了不同鋰源、Na/Mn質(zhì)量比