棒状尖晶石型LiMn2O4材料的合成及其性能研究.pdf

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1、第35卷第6期矿冶工程Vo1．35No62015年l2月MININGANDMETALLURGICALENGINEER1NGDecember2015棒状尖晶石型LiMn204材料的合成及其性能研究①胡婷婷(中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙410083)摘要：以MnSO·HO与NaCIO为原料，NHF为辅助剂，通过水热法合成了海胆状3-MnO：前驱体，研究了NHF用量对前驱体形貌的影响。以形貌最优的B．MnO作为前驱体与LiOH·H：0通过高温烧结合成棒状尖晶石型LiMn0，并将它与商业MnO：为前驱体合成的尖

2、晶石型LiMnO进行了结构和性能比较。通过x射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学性能测试等手段对MnO前驱体以及尖晶石型LiMn：0产物进行了表征。实验结果表明，棒状LiMnO具有更优越的电化学性能：0．2C下首次放电比容量为119．8mAh／g，最高达到123．2mAh／g，30圈循环后，容量保持率为94．07％。关键词：锂离子电池；正极材料；尖晶石型LiMn：O4；-MnO2；水热法中图分类号：TM912文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2015．06．

3、036文章编号：0253—6099(2015)06—0145—04PerformanceofRodlikeSpinelLiMn204MaterialPrepraredwithUrchin-like13一MnO2PrecursorHUTing-ring(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China)Abstract：Urchin-like13-MnO2waspreparedbyahy

4、drothermalmethodviaaredoxreactionbetweenNaC103andMnSO4·H2OassistedwithNH4F，andtheefectofNH4FdosageO13themorphologyofp—MnO2wasstudied．UsingB-MnO2withthebestmorphologyastheprecursor，rodlikespinelLiMn2O4wassynthesizedbysinteringoftheprecursorwithLiOH·H2O，andits

5、structureandperformancewereevaluatedbycomparingwithspinelLiMn2O4preparedwithcommercialMnO2astheprecursor．X—raydifraction(XRD)，scanningelectronmicroscopy(SEM)andelectrochemicalperformancetestwereusedtocharacterizeMnO2precursorsandLiMn204products．Theresultssho

6、wthat，rodlikeLiMn2O4exhibitssuperiorelectrochemicalproperties，withtheinitialandthehighestdischargecapacityin0．2Creaching119．8mAh／gand123．2mAh／g，respectively，andcapacityretentionratioremainingtobe94．07％after30cycles．Keywords：Li-ionbattery；cathodematerial；spin

7、elLiMn2O4；B—MnO2；hydrothermalmethod锂离子电池体系中，常用正极材料有钴酸锂、磷酸本文以MnSO4·H20与NaC10为原料，NH4F为铁锂、锰酸锂等等1-4]。层状结构的钴酸锂已经取得辅助剂，通过调节NHF用量，制备出形貌均匀的类似商业上的大规模应用，但钴资源稀缺又具有毒性，使得海胆结构的p—MnO前驱体为模板，这种海胆形貌由人们希望找到可以代替它的新一代正极材料_5一J。磷MnO纳米棒自组装形成。以海胆形貌的13．MnO：为酸铁锂室温下过低的电导率也阻碍了它的进一步发展前驱体

8、，采用高温固相法合成了一维纳米尺度的棒状应用。。。尖晶石型LiMn0作为氧化物系列的正极尖晶石型LiMnO，并对其物理和电化学性能进行了材料，有着成本低廉、制备简单、环境友好和安全性好研究。的特点，成为近年的研究热点¨卜H』。传统方法制备出1实验的大块LiMn：O材料中，锂离子的扩散路径较长，阻抗和极化效应都比较大。为了改善其性能，人们试图通1．1MnO2前驱体的制备过纳米化来获得电化