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尖晶石型锰酸锂的凝胶燃烧法合成及改性

【摘要】:锂离子电池具有比容量高、工作电压高、携带方便、对环境友好及无记忆效应等优点,具有非常广阔的应用前景。锂离子电池组成部分之一的正极材料是人们研究的热点。尖晶石型LiMn_2O_4正极材料由于其资源丰富、成本低、易合成、对环境无污染且具有较高容量等优势,被认为是最具发展前景的锂离子电池正极材料之一。但在充放电循环过程中发生的Jahn-Teller效应、Mn在电解液中的溶解以及电解液的氧化分解等导致了其容量迅速衰减,严重阻碍了它的商业化应用。本文概述了锂离子电池的发展现状、工作原理和正极材料的研究进展,通过对合成工艺参数的重点研究以及金属离子掺杂改性等手段,探索稳定尖晶石型LiMn_2O_4在循环过程中的结构,从而来提高其电化学性能。 以硝酸锂、硝酸锰(50%wt水溶液)为原料,柠檬酸为螯合剂,采用凝胶燃烧法合成尖晶石型LiMn_2O_4正极材料。通过TG/DTA、XRD、SEM、充放电性能测试等分析测试方法对前驱体及合成的样品进行了测试分析和表征,研究了焙烧温度、时间以及锂锰摩尔比对合成样品的相组成、晶体结构和微观形貌以及电化学性能等的影响。发现前驱体在350℃已开始形成LiMn_2O_4相。随着焙烧温度的提高,合成的LiMn_2O_4样品的纯度和结晶度提高,初始放电比容量先增大后减小。在800℃合成的样品电化学性能最佳。焙烧时间的增加对产物结晶度影响较小,但对晶粒尺寸和形貌影响较大。在800℃焙烧10h时样品的晶粒尺寸分布最为均匀,同时合成的正极材料的循环性能也最好。锂锰摩尔比R=1.1:2时,Mn_2O_3杂相消失,能够获得结晶度高、晶粒粒度分布均匀、晶体发育完整、高纯的尖晶石型LiMn_2O_4正极材料,其电化学性能最优,首次放电比容量可达147.3mAh/g。 在合成高纯的尖晶石型LiMn_2O_4的基础上,掺入不同量的Fe~(3+)以及等量的不同金属离子(Al~(3+)、Ni~(2+)、Co~(3+)、Ce~(3+)),制备LiM_xMn_(2-x)O_4尖晶石型正极材料。通过XRD、充放电测试等分析测试方法考察了不同浓度Fe~(3+)以及等量的不同金属离子对尖晶石型LiMn_2O_4样品的结构、电化学性能的影响。结果显示:掺入不同一定量的Fe~(3+)能提高尖晶石型LiMn_2O_4材料的循环性能,但初始放电比容量相对于纯LiMn_2O_4来说有较大幅度的降低,随着掺杂量的增加,初始放电比容量和容量保持率先增大后减小。当掺杂量x=0.05时,LiFe_(0.05)Mn_(1.95)O_4正极材料的循环性能较好,8次循环后容量保持率为90.5%。掺杂等量的Al~(3+)、Ni~(2+)、Co~(3+)、Ce~(3+)后,能促进尖晶石型LiMn_2O_4的晶体发育,有效抑制其Jahn-Teller畸变,进而能提高尖晶石型LiMn_2O_4材料的循环寿命。研究结果发现:LiM_xMn_(2-x)O_4正极材料的循环性能都得到提高,但初始放电比容量都出现不同程度的下降。8次循环后,掺杂Al~(3+)、Ni~(2+)、Co~(3+)、Ce~(3+)后材料的容量保持率分别是89.5%、90.7%、93.7%、91.8%。掺Co~(3+)的循环性能最优。

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6 ;[N];中国高新技术产业导报;2005年
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8 兴 华;[N];中国质量报;2004年
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