長壽命錳酸鋰材料的研究.pdf

1、近年來由于環(huán)境污染和資源短缺，引發(fā)了能源汽車的熱議，也引起了研究者對汽車動力電池的高度關注，為了滿足能源汽車的普及，對鋰離子電池的成本和性能穩(wěn)定性提出了新的要求。尖晶石錳酸鋰以儲量豐富、價格低廉、安全穩(wěn)定、綠色無污染等特點被公認為適宜的動力電池正極材料之一，但其高溫條件下存在的Jahn-Teller畸變效應而引起的循環(huán)容量衰減問題阻礙了其規(guī)?；瘧谩Ｄ壳暗慕鉀Q方法有合成方法的改變、包覆改性、摻雜改性等，主要的改性方法為引入摻雜離子進行摻

2、雜改性，本文主要對采用高溫固相法合成的尖晶石錳酸鋰進行金屬陽離子摻雜，以改善其循環(huán)性能.
　　采用高溫固相法溶膠凝膠法制備了錳酸鋰材料，XRD研究表明，兩種方法所制備的樣品均為尖晶石結構，通過SEM分析高溫固相法制備的樣品顆粒較大，形貌規(guī)則，粒度均勻，分散良好，電性能測試中高溫固相法樣品具有更高的放電容量、平穩(wěn)的放電平臺，良好的循環(huán)性能。
　　以Li2CO3和Mn（CH3COO）2為原材料，考察不同的焙燒工藝影響，通過XRD

3、和電性能分析研究表明當焙燒溫度為850℃，焙燒時間為20小時所合成的樣品具有更好晶體結構和電化學性能，樣品首次可逆放電容量為128.7mAh/g，50周后循環(huán)保持率為94.2％。
　　通過采用CH3COOLi、LiOH和Li2CO3以及Mn(CH3COO)2、MnSO4、MnCl2、Mn(NO3)2不同的原材料以高溫固相法合成尖晶石樣品，結果發(fā)現(xiàn)不同的原材料合成的樣品性能差異較大，以LiOH和Mn(CH3COO)2為原材料合成的樣

4、品的結具有典型的尖晶石結構，結晶度高，形貌規(guī)則，電化學性能好。
　　采用高溫固相合成法以LiOH和Mn(CH3COO)2為原材料，以不同原料配比合成尖晶石錳酸鋰，經過XRD、SEM和電性能測試研究發(fā)現(xiàn)，在高溫焙燒時存在Li鹽揮發(fā)的現(xiàn)象，鋰錳配比要高于化學計量比，以Li/2Mn=1.15合成出的樣品首次可逆容量為118.9mAh/g，50周后循環(huán)保持率為97.6%。
　　以LiOH和Mn(CH3COO)2為原材料，引入Co、C

5、r、 Al元素進行摻雜改性，采用高溫固相法合成樣品，XRD顯示，無論是單元摻雜還是多元摻雜錳酸鋰材料的晶體結構沒有發(fā)生變化，均為尖晶石相結構，且無雜相出現(xiàn)。通過電性能測試分析，摻雜Co、Cr、Al單元素后，無論摻雜比例大小，均可引錳酸鋰材料可逆容量的降低，循環(huán)性能均可得到改善。
　　通過引入Co、Cr、Al多元素摻雜后，合成的錳酸鋰材料結構不變，為尖晶石結構。采用DSC分析確定Al元素對提高材料的熱穩(wěn)定性具有明顯的效果；Cr元素對

6、改善材料的倍率性能有一定的作用；Co、Cr、Al三者的協(xié)同作用可顯著提高材料的循環(huán)性能尤其是高溫循環(huán)性能，合成得到Sample-2(LiCo0.1Cr0.05Al0.1Mn1.75O4)樣品常溫1C循環(huán)，500周后容量保持率為89.9%，高溫55℃1C循環(huán)500周容量保持率仍然可達78.4%。
　　通過對尖晶石LiMn2O4材料與LiCoO2和三元材料進行混合，混合后樣品優(yōu)勢互補，在LiCoO2材料中混合一定比例的LiMn2O4材