尖晶石LiMn2O4的制备与改性.pdf

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1、冃录觀IABSTRACTII第章结论11.1引“11.2锂离了?电池概述11.2.1发展W史11.2.2工作原理21-2.3il:.极W钭研究进展31.3本论文的主要研究内容14参考$献-15第二章实验技术和仪器：212.1引言212.2材料制备212.2.1金属元素掺杂的尖晶石型LiMn204的制备222.2.2P205包覆处理尖晶石型LiMn204的制备222.2.3单晶类球形LiMn204的制备222.3材料表征222.3.1物相分析222.3.2

2、微观形貌分析232.4电化学性能测试232.4.1极片制作：232.4.2电池装配和测试23第三章尖晶石LiMn204的掺杂改性243.1.引言243.2.单元素掺杂尖品石型锰酸锂253.3.双元素掺杂尖品石型锰酸锂293.4.本章小结34参考:36第四章尖晶石LiMn204的包覆374.1.引言374.2.P205包概LiMn204的制备与性能测试384.2.1实验步骤384.2.2结果与讨论384.3.本章小结42?考文献43第五章单晶类球形

3、锰酸锂的制备与研究445.1.引言445.2.合成方法的探索与研究445.2.1干混法与湿混法445.2.2煅烧温度的研究445.3.结果与讨论465.4.本章小结50]致谢..51摘要摘要已商业化多年的LiCo02山泣足性能最出色的锂离子电池正极材料，但是钴价格昂贵且对环境有污染的致命缺点使得锂离子电池的发展，尤其是作为动力电源的普及受到了严重制约。作为LiCo02的替代材料，LiMn204原料广泛、安全无毒、价格低廉，它作为锂离子屯池的关键材料受到人们的广泛关注。但是锰酸锂高

4、温循环性能差的缺点也n。人们提出了锰酸锂容量衰减的一些机理’包括结构的不稳定性，姜-U驗何，以及锰在电解液屮的溶解。本论文的主要工作内容足研究尖品石型锰酸锂正极材料的离子体相掺杂，以及通过包覆，形貌改善来提高材料电化学性能。首先本论文研究了不同阳离子的单元掺杂，二元掺杂对尖晶石锰酸锂晶体结构和电化学性能的影响。可以得到单种元素掺杂时，Li、Mg的掺杂效果最好，一百圈循环后放电比容量可以保持90%。二元掺杂时，Li/Mg、Li/Ni的掺杂效果最好，一百圈循环后放电比容量可以保持95%以上，而在高温55°C下

5、，Li/Ni二元掺杂的尖晶石锰酸锂性能最佳。传统的溶胶凝胶方法不能形成完整连续的壳，仅仅是部分覆盖在尖品石锰酸锂表面，因此包覆效果不佳。本论文尝试了用P205处理尖晶石锰酸锂形成一层完整连续的包覆层来包覆尖晶石锰酸锂，使电解液不直接与锰酸锂直接接触，从而防止锰溶解在电解液中。本论文中，我们还研究制济了类球形尖晶石锰酸锂。众所周知，尖晶石锰酸锂的锰溶解主要发生在（丨丨丨）面，相比于普通的正八面尖晶石锰酸锂类球形锰酸锂大大减少了（111)面，因此可以有效减少锰溶解。而且这种类球形的锰酸锂具有更高的压实密度。此

6、外，该锰酸锂材料的制备技术路线简单可控，成本低廉，因而产业化前景很好。关键词：锂离子电池，LiMn204，掺杂，包覆，电化学性能，类球形LiMn204ABSTRACTABSTRACTAsthebestchoiceofcathodematerials,commercialLiCoO：hasperfectcapability，however,itmeetstheobstaclesonthedevelopmentalwayoflithiumionbattery,especiallyforelectricvehi

7、cleapplicationsbecauseofitshighcostandtoxicity.TobethesubstitutionofLiCoO〗，LiMn204hastheadvantagesofabundantrawmaterial,lowcost,highsafety,environmentalacceptability.Asthekeycathodematerialsforlithiumbatteries,intensiveattentionshavebeenfocusedonit.Butits

8、poorcyclelifeathightemperatureneedtobeimproved.Severalreasonshavebeensuggestedtoexplainthedegradationmechanismincludingstructureinstability,Jahn-TellerdistortionandMndissolutionintoelectrolyte.Thisdissertationisinte