本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料LiMn_2O_4的高溫固相合成及改性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展與電池技術(shù)的不斷改進(jìn),鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,需求也越來(lái)越迫切。尖晶石LiMn2O4因其成本低、資源豐富、可快速充放電和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是非常有潛力的鋰離子電池正極材料。然而,其缺點(diǎn)是由Jahn-Teller效應(yīng)、錳的溶解、電解液的分解等原因而引起的循環(huán)性能較差。本論文通過(guò)摻雜金屬陽(yáng)離子、表面包覆改性等方式制備具有高能量密度、良好循環(huán)性能的尖晶石LiMn2O4材料,并且通過(guò)XRD、SEM、TEM、EDS等測(cè)試手段對(duì)前驅(qū)體、最終產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)、元素和形貌的分析,采用循環(huán)伏安法、恒電流充放電測(cè)試對(duì)電極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行分析。本論文主要完成的工作如下： 1、稀土元素La摻雜改性尖晶石錳酸鋰。采用高溫固相法,研究了稀土元素La摻雜改性錳酸鋰,制備了Li1.02LaxMn2-xO4(x=0,0.02,0.05,0.1)系列產(chǎn)物,探索了稀土元素?fù)诫s對(duì)尖晶石錳酸鋰電極材料物理特性、空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及電化學(xué)性能的影響。XRD衍射峰表明該系列產(chǎn)物均為尖晶石結(jié)構(gòu)。其中,Li1.02La0.05Mn1.95O4在室溫0.5C條件下充放電循環(huán)200圈,放電比容量由116.5mAh g-1降為100.8mAhg-1,總的比容量保持率達(dá)到86.52%。 2、金屬元素Al、Ti摻雜改性尖晶石錳酸鋰。選擇了Al和Ti摻雜改性錳酸鋰,制備了Li1.02M0.02Mn1.98O4(M=Mn, Ti,Al)的系列產(chǎn)物,考察了不同摻雜元素對(duì)LiMn2O4電極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能方面的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Li1.02Al0.02Mn1.98O4具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能,在室溫1C條件下充放電循環(huán)205圈比容量由116.8mAh g-1降為106mAhg-1,總的比容量保持率為90.75%。 3、La203包覆改性尖晶石錳酸鋰。采用機(jī)械球磨結(jié)合高溫煅燒的方法分別制備了5wt.%La2O3包覆的LiMn2O4和5wt.%La2O3包覆的Li1.02La0.05Mn1.95O4正極材料。XRD衍射峰表明經(jīng)過(guò)表面改性處理后的產(chǎn)物仍然為尖晶石結(jié)構(gòu)。通過(guò)TEM、SEM、EDS等檢測(cè)方法對(duì)樣品進(jìn)行元素和形貌的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)La203表面改性處理,LiMn2O4和Li1.02La0.05Mn1.95O4電極材料電化學(xué)性能均有明顯的提升。 4、刺球狀尖晶石錳酸鋰的制備。利用共沉淀法成功制備了納米刺球狀Mn02前驅(qū)體,然后采用高溫固相法成功制備了尖晶石LiMn2O4正極材料。通過(guò)XRD.TEM、SEM等檢測(cè)方法對(duì)前驅(qū)體、最終產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)、元素和形貌的分析。電化學(xué)性能測(cè)試表明,刺球狀LiMn2O4具有優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能。
【關(guān)鍵詞】：LiMn_2O_4 高溫固相法 摻雜 包覆 La_2O_3 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ131.11;TM912
【目錄】：

• 目錄4-7
• CONTENTS7-10
• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 緒論14-35
• 1.1 引言14-16
• 1.2 鋰離子電池簡(jiǎn)介16-22
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展簡(jiǎn)史16-19
• 1.2.2 鋰離子電池的應(yīng)用19
• 1.2.3 鋰離子電池的特點(diǎn)19-20
• 1.2.4 鋰離子電池的組成20-21
• 1.2.5 鋰離子電池的工作原理21-22
• 1.3 尖晶石型LiMn_2O_4的研究進(jìn)展22-26
• 1.3.1 尖晶石型LiMn_2O_4的晶體結(jié)構(gòu)和充放電機(jī)理22-23
• 1.3.2 尖晶石型LiMn_2O_4容量衰減原因23-25
• 1.3.3 改善尖晶石型LiMn_2O_4材料性能研究25-26
• 1.4 尖晶石型LiMn_2O_4的合成方法26-28
• 1.4.1 高溫固相合成法27
• 1.4.2 溶膠-凝膠法27-28
• 1.4.3 共沉淀法28
• 1.4.4 水熱合成法28
• 1.4.5 其它合成方法28
• 1.5 研究LiMn_2O_4的意義及本文創(chuàng)新之處28-30
• 1.5.1 研究意義28-29
• 1.5.2 本文研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新之處29-30
• 1.6 參考文獻(xiàn)30-35
• 第二章 合成及分析表征方法35-40
• 2.1 材料的合成35-37
• 2.1.1 主要原料與儀器設(shè)備35-36
• 2.1.2 合成方法36-37
• 2.1.3 測(cè)試電池電極的制備37
• 2.1.4 測(cè)試電池的組裝37
• 2.2 分析表征方法37-39
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)和形貌分析37-38
• 2.2.2 電化學(xué)性能分析38-39
• 2.3 參考文獻(xiàn)39-40
• 第三章 金屬陽(yáng)離子摻雜改性尖晶石錳酸鋰40-48
• 3.1 引言40-41
• 3.2 Li_(1.02)La_xMn_(2-x)O_4的制備41-43
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)及形貌分析41-42
• 3.2.2 電化學(xué)性能分析42-43
• 3.3 Li_(1.02)M_(0.02)Mn_(1.98)O_4(M=Mn，Al,Ti)的制備43-46
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)及形貌分析44-45
• 3.3.2 電化學(xué)性能分析45-46
• 3.4 本章小結(jié)46
• 3.5 參考文獻(xiàn)46-48
• 第四章 La_2O_3表面包覆改性尖晶石錳酸鋰的研究48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 La_2O_3表而包覆改性尖晶石LiMn_2O_4及其電化學(xué)性能48-55
• 4.2.1 機(jī)械球磨法合成La_2O_3包覆LiMn_2O_4正極材料48-49
• 4.2.2 La_2O_3包覆LiMn_2O_4正極材料的物理表征49-52
• 4.2.3 La_2O_3包覆LiMn_2O_4 正極材料的電化學(xué)性能52-55
• 4.3 La_2O_3表面包覆改性Li_(1.02)La_(0.05)Mn_(1.95)O_4及其電化學(xué)性能55-58
• 4.3.1 機(jī)械球磨法合成La_2O_3包覆Li_(1.02)La_(0.05)Mn(1.95)O_4正極材料55
• 4.3.2 La_2O_3包覆Li_(1.02)La_(0.05)Mn_(1.95)O_4正極材料的物理表征55-57
• 4.3.3 La_2O_3包覆Li_(1.02)La_(0.05)Mn_(1.95)O_4正極材料的電化學(xué)性能57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 4.5 參考文獻(xiàn)59-61
• 第五章 刺球狀LiMn_2O_4電極材料的初步研究61-67
• 5.1 引言61
• 5.2 納米結(jié)構(gòu)MnO_2的制備61-63
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)及形貌分析61-63
• 5.3 刺球狀LiMn_2O_4的制備63-65
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)及形貌分析63-64
• 5.3.2 電化學(xué)性能分析64-65
• 5.4 本章小結(jié)65
• 5.5 參考文獻(xiàn)65-67
• 第六章 結(jié)論67-69
• 致謝69-70
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及獲得的榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)70-71
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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2 裘妙云,黃錦文;鋰電池(二)[J];電池;1991年05期

3 夏熙;中國(guó)化學(xué)電源50年(4)——鋰電池(上)[J];電池;2000年06期

4 李文,蘇光耀,肖啟振;尖晶石LiMn_2O_4的表面改性研究[J];電池;2005年02期

5 張衛(wèi)新;汪芳;楊則恒;陳敏;畢超;;納米結(jié)構(gòu)ε-MnO_2的制備及催化分解苯酚[J];應(yīng)用化學(xué);2008年10期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張會(huì)情;鋰離子電池正極材料的合成及性能研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

  本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池正極材料LiMn_2O_4的高溫固相合成及改性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：317693