鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-摻雜改性.pdf

1、尖晶石LiMn2O4具有高電壓、高安全性、低污染、低成本、資源豐富等優(yōu)點使其成為新一代鋰離子電極正極材料研究熱點之一，但是該材料目前還存在初始容量較低、容量衰減較快等問題，這嚴(yán)重阻礙了其商業(yè)化進程。目前解決該問題采用最多的是陽離子摻雜、陰離子摻雜、陰陽離子共摻雜等改性方法。本文的主要工作內(nèi)容是研究尖晶石型錳酸鋰正極材料的離子體相摻雜改性，以改善材料的電化學(xué)性能。研究了以不同的鋰源采用熔融浸漬法制備尖晶石型錳酸鋰，及陰陽離子復(fù)合摻雜，對尖

2、晶石錳酸鋰晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。 本文首先采用熔融浸漬法，分別以硝酸鋰、氫氧化鋰為鋰源，合成尖晶石LiMn2O4，隨著煅燒溫度的升高，硝酸鋰為鋰源合成的尖晶石樣品晶胞參數(shù)逐漸增大，其初始容量也逐漸增大；氫氧化鋰為鋰源源合成的尖晶石樣晶晶胞參數(shù)隨著煅燒溫度的升高而減小，其初始容量也逐漸減小。相比而言，氫氧化鋰為鋰源合成尖晶石LiMn2O4電化學(xué)性能也較好。 分別以硝酸鋰、氫氧化鋰為鋰源，采用氟鎂摻雜改性制備的樣品Li

3、Mn1.9Mg0.104-y，通過XRD測試可以看出樣品為純的尖晶石相，說明了氟鎂摻雜進尖晶石結(jié)構(gòu)中。而合成的樣品在材料的結(jié)晶程度和形貌都有很大的改善，其循環(huán)性能也得到了較大的提高。當(dāng)鎂的量不變，摻雜氟對樣品的性能影響最為明顯，隨著摻氟量的增加，樣品LiMn1.9Mg0.104-yFy(y=0.03,0.05,0.1)容量逐漸增加。相比而言，氫氧化鋰為鋰源合成尖晶石LiMn1.9Mg0.104-yFy(y=0.03,0.05,0.1)電

4、化學(xué)性能也較好，這與合成尖晶石LiMn2O4規(guī)律一致。而采用氟鋁摻雜改性制備的樣品LiMn1.9Mg0.103.97F0.03，其初始容量低，電化學(xué)性能較差。 對尖晶石錳酸鋰進行了陰陽離子的多元復(fù)合摻雜改性，通過篩選摻雜元素的組合方案、控制摻雜的量、選擇不同的鋰源，制備出了既具有高的初始容量又有良好的充放電循環(huán)性能的尖晶石型錳酸鋰正極材料，并從理論上探討了尖晶石錳酸鋰容量衰減的原因，從材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)特性等方面分析了摻雜改