尖晶石锰酸锂及其化合物的表面修饰.pdf

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1、STUDIESONSI，RFACEMODIFICATIONOFSPn寸ELLiMn204ANDITSCOMPOUNDADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceBYXinhongXuSupervisor：Prof．ZhaorongChangMay，2014摘要随着资源和环境危机的加剧，锂离子电池正极材料受到了更广泛的关注，越来越多的研究人员也致力于正极材料

2、的合成和改进。总的来说，正极材料的改进主要从两个方面着手：一是化学方法，通过掺杂或表面包覆等手段减小材料和电解液的直接接触面积，从而改善电极的放电比容量、倍率性能和循环性能，尤其是高温循环性能；二是物理方法制备混合电极，利用不同种类正极材料的协同作用稳定晶体结构，从而达到改善电极电化学性能、结构和热稳定性的目的。本文主要围绕尖晶石LiNio．sMnl．504和LiMn204两种材料进行改性，主要内容包括以下几个方面：第一章：根据材料中金属种类的不同对电池正极材料进行了分类，重点介绍了文章中主要涉及到的三种材料(LiNiosMnl504、LiMn204和LiNi02)的

3、合成方法、结构特征、容量衰减因素和存在的问题，并对三种材料的包覆、掺杂和物理混合等改性研究进行了归纳总结。第二章：采用二次干燥共沉淀法合成尖晶石LiNio．sMnl．504，并通过溶胶一凝胶法对其进行表面包覆改性，制备出LiNio．5Mnl．504表面存在均匀LiCoP04包覆层的正极材料。提出了采用工作电压与本体材料接近的活性电池材料作为包覆物质的概念，通过XRD、SEM、TEM、交流阻抗测试等手段对材料进行了表征，实验结果研究表明，2wt％LiCoP04包覆层的存在，明显地改善了电池材料的电化学性能和热稳定性。第三章：在前一章实验内容的基础上改变包覆方法，在前驱体

4、表面包覆C03(P04)2，然后与LiOH·H20混合，经过一步烧结制备出LiCoP04包覆的LiNio．5Mnl．504，透射电镜结果证明了包覆层的存在，而蓝电测试结果表明材料经包覆改性后性能得到了提高。第四章：采用溶胶．凝胶法分别制备了层状结构的LiNi02和尖晶石结构的LiMn204，按照质量比为l：9的比例混合制备混合电极。利用XRD等手段证明了电池材料的成功制备，并对混合、单一电极分别进行了电化学性能测试。结果表明，与单一LiMn204电极相比，混合电极表现出更高的放电容量，更优异的倍率性能和循环稳定性。关键词：锂离子电池，正极材料，改性，包覆，物理混合II

5、ABSTRACTWiththeintensificationofresourceandenvironmentcrises，thelithium—ionbatterycathodematerialshaveattractedwiderattention,moreandmoreresearchersarecommittedtothesynthesisandimprovementsofcathodematerials．Overall，themethodofimprovingcathodematerialsmainlyincludetwoaspects．Oneistheche

6、micalmethod，accordingdopingorsurfacecoatingtodecreasethedirectcontactbetweencathodeandelectrolyte，whichcouldimprovethedischargecapacityratecapabilityandcycleperformanceoftheelectrodes，especiallyathightemperature．Theotherispreparingmixedelectrodebyphysicalmethods，differenttypesofcathodew

7、ouldcompensatefortheirdisadvantageseachother,achievingthepurposeofimprovingtheelectrochemicalproperties，thestructureandthermalstability．ThedissertationmainlyfocusedonmodificationofthetwospinelmaterialsLiMn204andLiNio．sMnl．s04．Itismainlycomposedofthefollowingaspects．Inthefirstch