MnO2、TiO2在鋰離子電池中的應用研究.pdf

1、以電解二氧化錳(eleetrolytiemanganese,EMD)或化學二氧化錳(chemical manganese oxide,CMD)和Li2CO3為原料,采用高溫固相法制備尖晶石型LiMn2O4粉末,并比較不同錳源合成的材料的電化學性能。通過XRD、SEM對樣品進行分析,結(jié)果表明制備得到的錳酸鋰均為完整的尖晶石結(jié)構(gòu)。以不同倍率進行充放電測試,發(fā)現(xiàn)樣品在低倍率下均具有較高的容量,在0.1 C下容量均在120 mAh·g-1以上,

2、在高倍率下,由CMD制備的LiMn2O4則表現(xiàn)出更高的容量及良好的循環(huán)性能,1 C下40次循環(huán)后容量保持率可達95％以上。循環(huán)伏安測試結(jié)果表明,由CMD制備的LiMn2O4電極具有較好的脫、嵌鋰可逆性,且電極極化也相對較小。
　　 采用鈉離子對LiMn2O4的鋰位進行了體相摻雜的改性研究,并研究了鈉離子的摻雜量對LiMn2O4材料物理及化學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),摻雜少量的鈉不會影響LiMn2O4的結(jié)構(gòu),鈉離子在材料中起著“支柱”

3、的作用。材料的電化學性能測試表明,隨著摻雜量的增加,樣品在低倍率下的放電比容量均有所下降。但在高倍率條件下,Li0.97Na0.03Mn2O4表現(xiàn)出比LiMn2O4更優(yōu)異的電化學性能,具有更高的放電容量和更好的循環(huán)性能,在0.1 C,0.5 C,1 C,2 C和5 C倍率下的初始放電容量分別為119.9,113.3,111.5,104和98.3 mAh·g-1。
　　 采用陽極氧化法制備高度有序的TiO2納米管陣列膜,分別在空氣

4、和氬氣氣氛下以450、600、800℃的溫度煅燒,通過XRD、SEM、TEM對樣品進行分析。發(fā)現(xiàn)氬氣環(huán)境下更利于材料管狀結(jié)構(gòu)的保持,晶型更容易發(fā)生從銳鈦礦到金紅石的相轉(zhuǎn)變。EDS測試表明在氬氣環(huán)境下煅燒的材料中有碳的形成。電化學測試表明在氬氣環(huán)境下煅燒后,材料的電化學性能較空氣中煅燒的樣品有所提高,表現(xiàn)出較高的放電容量及較好的循環(huán)性能。其中450℃條件下的材料性能最佳,在0.1 C條件下的首次放電容量達227.9 mAh·g-1,50次