1、尖晶石型錳酸鋰材料因其價(jià)格低廉、安全性好、高電壓等特點(diǎn),受到人們高度關(guān)注,成為鋰離子二次電池最有開(kāi)發(fā)潛力的正極材料之一,尤其是近年來(lái),能源缺乏使得錳酸鋰材料成為重要的動(dòng)力能源材料。大量的研究表明,尖晶石錳酸鋰的電化學(xué)性能受材料合成方法及材料微觀(guān)形貌、晶體結(jié)構(gòu)等因素影響,本論文主要從控制材料形貌和改性處理兩方面研究鋰離子電池正極材料LiMn2O4來(lái)優(yōu)化錳酸鋰的綜合性能。
　　 采用甘氨酸-活性棉燃燒法合成純相錳酸鋰,考察了煅燒溫度

2、和煅燒時(shí)間對(duì)材料的微觀(guān)形貌、晶體結(jié)構(gòu)和電性能的影響。結(jié)果表明:燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和研磨對(duì)晶體結(jié)構(gòu)、微觀(guān)形貌和電化學(xué)性能有顯著影響。在750℃下保溫12h的材料性能良好,用模擬電池測(cè)試電性能首次放電容量112.9 mAh/g,30次循環(huán)后,容量保持在90 mAh/g。材料表征顯示,該條件下,整體形貌呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),顆粒大小均一,材料結(jié)構(gòu)為純相的尖晶石結(jié)構(gòu)。本論文采用摻雜陽(yáng)離子的方法來(lái)進(jìn)一步改善材料性能。通過(guò)摻雜不同量的Cr離子,找到最佳摻雜

3、量,材料為改變尖晶石型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)比為摻雜態(tài)材料更小,說(shuō)明摻雜有效地抑制了Jahn-Teller效應(yīng),改善了材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。當(dāng)摻雜量為x=0.08時(shí),合成材料LiMn2-xCrxO4,材料具有較細(xì)小的顆粒和完美的尖晶石結(jié)構(gòu)。
　　 采用高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠輔以微波法合成尖晶石錳酸鋰,用微波把前驅(qū)體凝膠加熱到合適的狀態(tài),再進(jìn)行分段高溫煅燒,發(fā)現(xiàn)800℃保溫6h,材料性能最佳。研究中發(fā)現(xiàn),煅燒溫度和單體濃度是對(duì)材料性能的主要影響因素

4、。另外,分散劑的用量、引發(fā)劑的加入順序也都會(huì)影響最終的材料性能。SEM分析,錳酸鋰呈現(xiàn)中空的無(wú)數(shù)個(gè)大小均已,排列緊密的小顆粒組成的大球,球直徑在3-5微米不等。XRD結(jié)構(gòu)分析,在此條件下生成無(wú)其它雜質(zhì)的純相錳酸鋰,晶體發(fā)育完全,晶胞無(wú)缺陷。電化學(xué)性能顯示此條件下首次放電比容量為129.5 mAh/g,50次循環(huán)后容量保持在103 mAh/g,平均每次循環(huán)衰減為0.529 mAh/g,衰減率為4.0896。交流阻抗測(cè)試表明此時(shí)材料內(nèi)阻較小