本文關(guān)鍵詞： 鋰離子電池 層狀錳酸鋰 γ-MnOOH納米棒 水熱法 多形貌Mn_2O_3　出處：《天津大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：正交型層狀錳酸鋰о-LiMnO2具有理論比容量高，價格低廉，原料豐富以及對環(huán)境無污染等優(yōu)點，是一種極有潛力的鋰離子電池正極材料。由于о-LiMnO2的電化學性能與其制備方法和形貌密切相關(guān)，且水熱法易于控制所合成材料的結(jié)晶度、形貌及粒度分布等，，本文采用水熱法，分別以γ-MnOOH納米棒、α-Mn2O3納米棒、Mn2O3-air和Mn2O3-N2為錳源，利用其不同形貌制備出多形貌的o-LiMnO2。并通過XRD、SEM、TEM和電化學測試等手段對其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能進行了研究。 以KMnO4和CTAB為原料，采用水熱法合成γ-MnOOH納米棒的最佳制備條件為：反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為12h，KMnO4和CTAB的摩爾比為3:1，升溫速率為5℃·min-1。該納米棒的平均直徑約為200-500nm，長度約為5-10μm。進一步以γ-MnOOH納米棒和LiOH·H2O為原料在水熱條件下合成出o-LiMnO2納米棒，其在2.0-4.5V電壓范圍內(nèi)，0.1C倍率下的首次放電比容量高達167.1mAh·g-1，最高放電容量達到194.4mAh·g-1，循環(huán)30周后容量保持率為78.7%。但o-LiMnO2納米棒經(jīng)高溫煅燒后呈顆粒狀，電化學性能變差。 以MnO2分別在空氣、氮氣氣氛中煅燒生成的Mn2O3-air和Mn2O3-N2為前驅(qū)體制備出顆粒狀的o-LiMnO2-air及o-LiMnO2-N2的電化學性能不同。其中，o-LiMnO2-air的電化學性能更好。以γ-MnOOH納米棒在空氣中高溫煅燒后生成α-Mn2O3納米棒為前驅(qū)體水熱合成的o-LiMnO2-α納米粒子的電化學性能較差。因此，前驅(qū)體的形貌對o-LiMnO2的形貌有重要影響，最終影響o-LiMnO2的電化學性能。
[Abstract]:Orthogonal type layered lithium manganese oxide -LiMnO2 has a high theoretical capacity, low cost, abundant raw materials and no pollution to the environment and other advantages, is a very promising cathode material for lithium ion batteries. The electrochemical performance of -LiMnO2 and a preparation method and morphology are closely related, and the hydrothermal method is easy to control the synthesis of materials the crystallinity, morphology and size distribution, using the hydrothermal method, respectively, gamma -MnOOH nanorods, alpha -Mn2O3 nanorods, Mn2O3-air and Mn2O3-N2 as the manganese source, the use of different morphologies were prepared by multi morphology of o-LiMnO2. and XRD, SEM, TEM and electrochemical testing methods on the structure, morphology and electrochemical performance of the study.
Taking KMnO4 and CTAB as raw materials, the optimum preparation conditions for the hydrothermal synthesis of gamma -MnOOH nanorods: reaction temperature is 180 DEG C, the reaction time is 12h, the molar ratio of KMnO4 and CTAB for 3:1, the heating rate is 5 DEG C, the min-1. nanorods with an average diameter of about 200-500nm, the length is about 5-10 M. further the gamma -MnOOH LiOH nanorods and H2O nanorods o-LiMnO2 was synthesized under hydrothermal conditions, in the voltage range of 2.0-4.5V, 0.1C ratio is lower than the first discharge capacity is as high as 167.1mAh - g-1, the highest discharge capacity reached 194.4mAh / g-1, 30 cycles Hourong volume ratio is 78.7%. but o-LiMnO2 nanorods by high temperature calcination after the granular, electrochemical performance becomes worse.
Using MnO2 in the air, calcined in nitrogen atmosphere to generate Mn2O3-air and Mn2O3-N2 as the precursor for the preparation of electrochemical performance of o-LiMnO2-air and o-LiMnO2-N2 in different granular. The electrochemical performance of o-LiMnO2-air is better. The gamma -MnOOH nanorods in the air after high-temperature calcination into a -Mn2O3 nanorods poor electrochemical performance of o-LiMnO2- alpha precursor nanoparticles synthesized in water heat. Therefore, has an important influence on the morphology of the precursor of o-LiMnO2, and ultimately affect the electrochemical performance of o-LiMnO2.

【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

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