納米LiMn-,2-O-,4-的合成及性能研究.pdf

1、鋰離子電池是以鋰離子在碳負(fù)極和嵌入化合物正極中的嵌入和脫嵌為原理發(fā)展起來的一種新型的蓄電池,具有能量密度高、循環(huán)壽命長、工作電壓高等優(yōu)點(diǎn).鋰離子電池的優(yōu)越性能使得其在通訊、儀器儀表、醫(yī)學(xué)器械、海上救生、航空航天以及軍事裝備中有著廣泛的市場和應(yīng)用前景.正極材料是鋰離子電池中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一,正極材料研究的發(fā)展從LiCoO<,2>、LiNiO<,2>到現(xiàn)在的錳系正極材料特別是尖晶石型LiMn<,2>O<,4>的研究只用了短短十幾年的時(shí)間.

2、現(xiàn)在LiMn<,2>O<,4>依靠成本低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)正逐步取代鈷鎳材料,成為已經(jīng)商品化的正極材料.納米材料在電化學(xué)性能、晶體結(jié)構(gòu)、顆粒形貌、物理性質(zhì)等方面均表現(xiàn)出特殊的行為.本論文通過溶膠-凝膠法制備了納米尖晶石型LiMn<,2>O<,4>材料,并且通過XRD、TEM、SEM、粒度分析、化學(xué)分析、恒電流充放電等確定制備LiMn<,2>O<,4>的最佳工藝條件為:煅燒溫度600℃,煅燒時(shí)間為6h,n(Li/Mn)=0.55.制備出的L

3、iMn<,2>O<,4>材料為納米尖晶石型結(jié)構(gòu),平均粒徑為40nm左右,并且呈正態(tài)分布.摻雜是公認(rèn)的最為有效的提高LiMn<,2>O<,4>的循環(huán)性能的方法,摻雜離子能在充放電過程中很好的保持晶體的結(jié)構(gòu),降低循環(huán)容量的損失.在試驗(yàn)中,摻雜稀土元素鈰用作摻雜離子,通過XRD、TEM及恒電流充放電等確定了確定了使電極材料達(dá)到最佳綜合電性能的摻雜量n<,Li>/n<,Mn>=0.53,在此保持在一個(gè)穩(wěn)定的充放電狀態(tài).考察其高溫循環(huán)性能,發(fā)現(xiàn)其