锂离子电池正极材料锰酸锂电化学性能的研究

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1、专业学位硕士学位论文锂离子电池正极材料锰酸锂电化学性能的研究ElectrochemicalPerformanceofLiMn204cathodMaterialsforLi-ionbattery专业(工程领域)：丝堂王猩(丝堂王苎2学3l107030完成日期：2013—5—4大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他

2、个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：鲤盘生当递正左出辫纽酸丝幺也麴生缝丝塑动作者签名：鳓瑾日期：尘f±年—上月j一日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要锂离子电池具有高比电容量、工作电压窗口宽、循环性能好、安全系数高、倍率性能好等诸多优点，广泛用于各个领域。制备长循环寿命、高能量密度的锂离子电池是近年来科研者们研究的主要目标。其中，锂离子电池

3、的正极材料对电池性能有着重要的影响，其中锰酸锂材料因锰自然资源较为丰富、成本低廉及环境友好等优势被认为是一种比较有发展潜力的锂离子电池正电极材料。尖晶石LiMn204正极材料有着独特的三维隧道结构，这种结构有利于电池循环充放电时离子在材料中的扩散，所以LiMn204吸引了众多科研者的眼球。但是锰酸锂材料容易发生Jahn．Teller歧化效应，这种效应易导致晶相由立方向四方晶相转变，从而使得材料的循环性能降低，本文通过高温固相法合成纳米级锰酸锂材料，其晶型结构较好，有效的降低了电池的容量衰减速率。为了提高电池的

4、的能量密度，本论文还在纯相锰酸锂的基础上掺杂不同含量的镍，以提高电压平台，扩大电池的电压窗口，从而提高能量密度。综合运用X．射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等相关表征手段对合成的锰酸锂样品的晶型、微观形貌等进行分析，并且用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗等电学测试方法研究了材料的电化学性能。主要研究内容及结果如下：(1)以不同形貌的0【．Mn02为前驱体，乙酸锂为锂源，通过高温固相法合成锰酸锂正极材料，其中以三维网状0【．Mn02为前驱体制备的锰酸锂电池具有高倍率性能以及长循环寿命，在5C下，其比容量仍

5、然有88mAhg～，循环100次后，其比容量衰减速率仅0．06mAhg一1每次。(2)为提高锰酸锂的能量密度，本论文以三维网状0【．Mn02为前驱体制备的锰酸锂为基础，掺杂了不同含量的镍，以提高电压平台，电压平台从4．05V提高到4．7V，增大了电压窗El，从而提高了能量密度，其中LiNio．5Mnl．504的能量密度高达496WhKg～，远远大于目前使用的传统锂离子电池能量密度。关键词：锂离子电池；锰酸锂；镍掺杂；长循环稳定性；能量密度锂离子电池正极材料锰酸锂电化学性能的研究ElectrochemicaIP

6、erformanceofLiMnz04cathodMaterialsforLi—ionbatteryAbstractThelithiumbattery(LIB)hashighcapacities，wideworkingpotentialrange，goodcyclingperformance，goodsafety，whichiswidelyusedinmanyfieldssuchaselectricvehicles．LIBswithhighenergydensityandlongcyclelifeareatt

7、ractingwideinterestbyresearchersoverthepastfewyears．Theelectrodematerialsforelectrochemicalperformanceissignificant，inwhichLiMn204oneofthemostpromisingcathodematerialsattractsextensiveattentioninthefieldoflithium-ionbatteriesduetoitshighreductionpotential，i

8、ntrinsiclowercost，environmentalbenignnatureandbettersafety．ThespinelLiMn204has3Dtunnelstructure，whichCanfacilitatefasttransferofLi+fromelectrolytetothesurfacesofactivematerialsduringdischarge-chargepro