limn2o4形貌和尺寸的可控制备及其和电性能的关系的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、安全性好等特点，是新型绿色环保的化学电源，广泛应用于移动设备和储能装置中。研究新型高性能电极材料是锂离子电池发展的重要课题。其中，尖晶石型LiMn204材料具有廉价、安全、环保等优点，被认为是最具有应用前景的锂离子正极材料之一。一般认为材料的尺寸和形貌是影响其电化学性能的重要因素，本论文对不同形貌，不同粒径LiMn204的制备方法、电化学性能以及U+扩散行为进行了研究。采用碳酸盐沉淀法制各了出不同形貌和粒径的MnC03前驱体，通过熔融浸渍法和程序升温法制备了不同形

2、貌和粒径的LiMn204正极材料。经XRD分析所制备的正极材料均属于尖晶石立方晶系，晶体结构完整。经SEM分析正极材料具有规则的球形或者立方体形形貌，颗粒形貌保持完好。以不同形貌和粒径的LiMn204作为正极材料，金属锂作为负极材料组装成扣式2032电池，研究了正极材料的电化学性能。研究了不同形貌正极材料电化学性能，球形材料的性能优于立方体形材料。在3．50～4．30V电压范围内，球形材料在0．1C下首次放电比容量为133．4mAh／g，经过50次循环后容量保持率为88．9％，5．0C平均放电比容量达104．3mAh／g。研究了不同粒径球

3、形正极材料电化学性能，中球材料性能最佳，中球材料次之，大球材料性能最差。在3．50—4．30V电压范围内，中球材料在0．1C下首次放电比容量为132．7mAh／g，经过50次循环后容量保持率为92．9％，5C电流强度下平均放电容量能达到115．7mAh／g。研究了中空球形材料电化学性能，中空材料性能明显优于实心材料，其中氧化3min所得中空材料性能最佳。在3．50—4．30V电压范围内，氧化3min所得中空材料在0．1C下首次放电容量为132．9mAh／g，经过50次循环后容量保持率为94．1％，5C下放电容量达到116．5mAh／g。采

4、用恒电位间歇滴定技术(Prrr)和容量间歇滴定技术(C兀T)探讨了各种正极材料在3．80．4．30V电压范围内锂离子扩散系数仇，变化，两种方法测定的D￡f变化范围分别为10-12～10‘10on2／s和10-11～10-9cm2／s。扩散系数在4．00和4．15V左右出现两个极小值，使得扩散系数．电压的曲线呈一个相对标准“W"形状。在相同电压下，所研究材料的扩散系数按照中球材料>小球材料>大球材料>立方体形材料的变化依次递减。测得扩散系数的差异是材料电化学性能不同的原因之一。关键词锂离子电池，锰酸锂，形貌，粒径，扩散系数武汉理工大学硕士学

5、位论文AbstractLi—ionbatteriesarethenewgenerationofenvironmentalfriendlychemicalpowersuppliesbeacuseofthierhigllworkingvoltageaswellasspecificenergy,longcyclelife，goodsaftyperformance．Theyhavebeenwidelyusedinmobiledevicesandenergystoringdevices．Itisimportanttoresearchanddevel

6、ophighperformancecathodematerialstoimprovetheLi—ionbatteries．SpinelLiMn204cathodematerialforlithiumionbatterieshasanexcellentutilizationprospectduetoitslowcost，safetyperformanceandacceptableenvironmentalimpact．Itiswellknownthattheelectrochemicalperformanceofthecathodeisst

7、ronglyinfluencedbythephysicalpropertiessuchastheparticlemorphologyandsize．Wehaveresearchedthepreparation，electrochemicalperformanceandLi+diffusionoftheLiMn204cathodematerialswithdifferentmorphotogiesandparticlesizesinthepaper．MnC03precursorswithdifferentmorphotogiesandpar

8、ticlesizeswerefirstlypreparedbyprecipitationandsubsequentlytransformedtoLiMn204cathodematerialst