鋰離子電池新型正極材料的研究和功率型鋰離子電池的試制.pdf

1、本論文研究的主要內(nèi)容包括三個部分：鋁摻雜改性尖晶石LiMn2O4的制備以及對鋁摻雜后材料的結(jié)構(gòu)和電化學性能的研究：利用共沉淀和高溫固相反應結(jié)合制備具有層狀結(jié)構(gòu)的LiNixCoyMn1-x-yO2，并研究了鈷含量和錳含量的變化對該材料的結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響；利用改性尖晶石LiMn2O4作為正極材料試制了功率型18650鋰離子電池，并對其循環(huán)性能、倍率性能以及安全性能進行了測試。 為了提高正尖晶石LiMn2O4的電化學性能，我們通

2、過元素鋁的摻雜對正尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4進行改性。SEM照片顯示改性錳酸鋰具有完整的正八面體尖晶石結(jié)構(gòu)，激光粒度分析d50=12.5μm，比表面積為0.3m2/g。XRD結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，摻雜改性后的材料具有與原尖晶石LiMn2O4相同的晶體結(jié)構(gòu)，沒有出現(xiàn)雜質(zhì)峰，但晶格參數(shù)變小。利用ICP進行元素分析，結(jié)果表明元素鋁確實定量的摻雜到晶體中去，沒有在高溫反應時丟失。盡管修飾后尖晶石LiMn2O4與未修飾前相比初始比容量有所降低，但該材

3、料的循環(huán)性能與高倍率充放電性能得到了顯著的提高。摻雜改性后材料電化學性能的提高主要歸結(jié)于Al3+在熱處理過程中進入尖晶石晶體結(jié)構(gòu)中起到穩(wěn)定材料晶體結(jié)構(gòu)的作用。 層狀鎳鈷錳三元系鋰離子電池正極材料自從2001年首次由Ohzuku和J.R.Dahn研究以來，逐漸成為研究的熱點，最有可能成為新一代小型鋰離子電池的首選正極材料。采用共沉淀方法制取前驅(qū)體，再利用高溫固相反應合成出了具有標準層狀結(jié)構(gòu)電化學性能優(yōu)異的鋰離子電池正極材料。材料的