發(fā)布時(shí)間：2019-07-05 08:47

【摘要】：尖晶石型錳酸鋰是一種三維框架結(jié)構(gòu)的正極材料，它的理論比容量為148mAh g-1，分別在3.9V和4.1V（vs Li+/Li）左右具有兩個(gè)相對(duì)較高的電壓平臺(tái)。此外，它還具有原材料來(lái)源豐富、制備成本低、對(duì)環(huán)境污染小，安全性高以及耐過(guò)充能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望取代層狀Ni、Co氧化物材料的鋰離子電池正極材料。尖晶石型錳酸鋰材料由于存在錳的溶解和Jahn-Teller效應(yīng)導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性相對(duì)較差，本文合成的單晶錳酸鋰及摻雜改性后的錳酸鋰材料能在一定程度上改善其循環(huán)性能。 本文首先以二氧化錳和氫氧化鋰為原料，，通過(guò)熔融浸漬法合成具有尖晶石結(jié)構(gòu)的單晶錳酸鋰納米棒。以乙酸錳和過(guò)硫酸鈉為原料，通過(guò)水熱反應(yīng)合成前驅(qū)體β-MnO2�；赥GA/DTA測(cè)試，確定了單晶錳酸鋰的煅燒工藝為470℃預(yù)燒5h，再升溫至750℃保溫12h。XRD，F(xiàn)TIR和SEM結(jié)果表明，合成的單晶錳酸鋰具有均一的棒狀結(jié)構(gòu)以及良好的結(jié)晶性。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明材料在0.1C倍率下充放電時(shí)，其首次放電比容量可達(dá)126mAh g-1，且在100次循環(huán)之后容量保持率為91%。 本文還分別對(duì)尖晶石型錳酸鋰材料進(jìn)行Ni、Cu的部分摻雜取代Mn來(lái)改善其性能。采用共沉淀法分別合成鎳含量相對(duì)高的LiNi0.5Mn1.5O4和LiCuxMn2-xO4材料，使Ni和Cu元素?fù)诫s進(jìn)入尖晶石型錳酸鋰材料的晶格中，形成了結(jié)晶性良好、顆粒尺寸均一的鋰離子電池正極材料。 研究了不同沉淀劑對(duì)制備的LiNi0.5Mn1.5O4材料的性能的影響，并在一定范圍內(nèi)探討了最佳的鎳的摻雜量（0.4~0.6）。通過(guò)循環(huán)伏安測(cè)試表明，以NH4HCO3為沉淀劑制備LiNi0.5Mn1.5O4材料可使Ni盡可能的沉淀完全，進(jìn)一步進(jìn)入到晶體結(jié)構(gòu)中從而提高材料的循環(huán)性能。通過(guò)共沉淀法合成LiCuxMn2-xO4材料，分別研究了取代量、煅燒溫度等因素對(duì)材料物理性能和電化學(xué)性能的影響。通過(guò)XRD和SEM結(jié)果分析，隨著煅燒溫度的升高，LiCuxMn2-xO4材料的形貌逐漸由棒狀結(jié)構(gòu)向八面體構(gòu)型過(guò)渡，材料的結(jié)晶性在各個(gè)溫度下也有所不同，其中在750℃下材料的結(jié)晶性最好。充放電測(cè)試表明，隨著Cu取代量的增加，LiCuxMn2-xO4材料的首次放電容量逐漸下降，但循環(huán)性能逐漸穩(wěn)定。當(dāng)Cu取代量為0.05時(shí)，LiCuxMn2-xO4的整體性能最好。
[Abstract]:Spinel lithium manganate is a kind of cathode material with three-dimensional frame structure. Its theoretical specific capacity is 148mAh g 鈮

本文編號(hào)：2510409