本文采用高溫固相合成法合成LiMn204正極材料。LiMn2O4的結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能分別通過XRD、SEM、恒流充放電測試和電化學(xué)阻抗測試進(jìn)行表征,本文重點(diǎn)對LiMn204正極材料中存在的第二相進(jìn)行研究,探索最佳的合成LiMn204正極材料的燒結(jié)條件和摻鋰量。在LixMn2O4正極材料當(dāng)中摻雜不同的Li含量（x=1.0,1.02,1.04,1.06）,我們對樣品進(jìn)行XPS測試,發(fā)現(xiàn)隨著摻鋰量的不斷提高,Mn4+的含量先從84.80%下降到82.62%,隨后又增大到88.98%。隨后我們對樣品進(jìn)行電化學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)隨著摻鋰量的不斷增大,樣品的倍率性能不斷增強(qiáng),Rct和Rsf值出現(xiàn)了先增大后減小的變化趨勢。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析,我們認(rèn)為隨著摻鋰量的不斷增多,Mn4+含量的變化、倍率性能的變化以及Rct和Rsf值的變化均與LiMn204正極材料中存在的第二相的變化有關(guān)。并且實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)摻鋰量為1.06時(shí),合成的LiMn204正極材料具有最好的電化學(xué)性能。另外,我們還研究了不同的燒結(jié)時(shí)間（5 h,10 h,15 h和20 h）對LiMn2O4正極材料各方面的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)燒結(jié)時(shí)間為10h時(shí)... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＬｉＣｏ０２的結(jié)構(gòu)示意圖??

ｌａｌ空間結(jié)構(gòu)?（ｂｌａｈ平面結(jié)構(gòu)??圖１．２?ＬｉＦｅＰ〇４晶體結(jié)構(gòu)在［００１］晶面上的投影示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＬｉＦｅＰ〇４?ｃｏｍｐｏｕｎｄ＇ｓ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｎ?［００１］?ｃｒｙｓｔａｌ?ｐｌａｎｅ??１．２．３?ＬｉＭｎ２〇４正極材料??ＬｉＭｎ２０４正極材料的空間結(jié)構(gòu)為Ｆｄ－３ｍ空間群，３２ｅ位置被Ｏ原子所填充，??而Ｍｎ原子則位于１６ｄ位置上，８ａ位置被Ｌｉ原子所填充。由于ＬｉＭｎ２０４正極材??料具有獨(dú)特的Ｌｉ＋移動(dòng)路徑，因此特別有利于Ｌｉ＋的傳輸，從而具有非常好的電??化學(xué)性能。ＬｉＭｎ２０４正極材料的理論比容量為ＭＳｍＡｉｇ－１，而可逆容量一般可??達(dá)到丨?４０ｍ?Ａｈ．?ｇ－１。??該材料具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。由于Ｌｉ＋隨著放電電壓的下降移動(dòng)到１６ｃ位??置，因此在結(jié)構(gòu)當(dāng)中出現(xiàn)了?Ｌｉ２Ｍｎ２〇４，這個(gè)反應(yīng)發(fā)生在３．０Ｖ左右。如果Ｌｉ＋在??３Ｖ電壓范圍內(nèi)進(jìn)行脫嵌，很容易會(huì)引起晶格轉(zhuǎn)變，破壞材料的晶格結(jié)構(gòu)，從而??造成ＬｉＭｎ２〇４正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性降低，因此，ＬｉＭｎ２〇４的放電截止電壓一??般在３．０Ｖ以上。??圖１．３ＬｉＭｎ２〇４結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄ

造成ＬｉＭｎ２〇４正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性降低，因此，ＬｉＭｎ２〇４的放電截止電壓一??般在３．０Ｖ以上。??圖１．３ＬｉＭｎ２〇４結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＬｉＭｉｉ２〇４?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]LiNi0.5Mn1.5O4材料合成及性能的研究綜述[J]. 伊廷鋒,岳彩波,何孝軍,諸榮孫,胡信國.  電池工業(yè). 2008(04)
[2]鋰離子電池正極材料LiFePO4的研究進(jìn)展[J]. 鐘參云,曲濤,田彥文.  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2005(02)
[3]鋰離子蓄電池材料LiMn2O4的循環(huán)性能和結(jié)構(gòu)關(guān)系[J]. 王天雕,康雪雅,郭紅兵,韓英.  電源技術(shù). 2005(06)

博士論文
[1]高溫長壽命錳酸鋰正極材料的合成及其改性研究[D]. 江劍兵.中南大學(xué) 2014
[2]尖晶石錳酸鋰正極材料的離子摻雜改性研究[D]. 馮季軍.天津大學(xué) 2004

碩士論文
[1]高溫固相法合成尖晶石錳酸鋰及其改性研究[D]. 譚習(xí)有.華南理工大學(xué) 2014



本文編號：3415811