原位氧化还原沉淀水热合成法制备LixMn2O4尖晶石.pdf

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1、Vol.23高等学校化学学报No.22002年2月C~EMICALJOURNALOFC~INESEUNIVERSITIES179181[研究简报]原位氧化还原沉淀水热合成法制备Li尖晶石xMn2O4刘兴泉陈召勇李淑华何泽珍于作龙(中国科学院成都有机化学研究所功能材料研究开发中心,成都610041)关键词水热合成;原位氧化还原沉淀;尖晶石;LiIMn2O4中图分类号O614文献标识码A文章编号0251-0790(2002)02-0179-03[1]LiIMn2O4尖晶石是新一代的锂离子二次电池正极材料,其合成方法对材料的电化学性质

2、影响很大[2].常规合成大多采用高温固相反应法,此法具有反应温度高,反应时间长,容易产生缺陷和产物不纯净等缺点,导致所合成的锂离子二次电池正极材料的性能较差.目前用水热合成法制备电池正极材料Li尖晶石尚未见文献报道.本文在常规水热合成法的基础上采用原位氧化还原沉淀水IMn2O4热合成法[3]制备前驱物,该法合成条件更温和,而且使材料的综合性能得到了改善和提高.1实验部分1.1LiIMn2O4尖晶石的合成以Mn(NO3)2-6~2O和Mn(C~3COO)2-4~2O为Mn源,以LiO~-~2O为Li源和沉淀剂,以30%~2O2溶液

3、为氧化剂.将一定量的Mn源溶于去离子水中,再将比例量(视I值而定,0.8

4、iIMn2O4尖晶石的表征XRD表征在RigakuD/max-rA型粉末X射线衍射仪(12kV)上进行,CuKa辐射,石墨单色器,40kV,50mA,扫描范围26为1080.BET比表面积测定在Digisorb2600自动吸附仪上进行,液氮温区,N2气为吸附质.TEM观察在JEOLJEM-100cx型透射电子显微镜上进行,以水作溶剂,用超声波分散制片,加速电压80kV.SEM观察在JEOLJSM-35型扫描电子显微镜上进行,加速电压40kV.TGA分析在Perkin-ElmerTGA-7型热重分析仪上进行,终温700C,升温速度

5、为10C/min.平均粒径系采用SEM测得.2结果与讨论2.1晶化温度和时间的影响其它条件不变时,晶化温度主要影响终产物LiIMn2O4尖晶石的粒径和比表面积.由表1可见,Table1EffectsOfcrystallizatiOntemperatureOntheparticlesizes+andspecificsurfaceareasOfLixMn2O4spinelsLiIMn2O4尖晶石的粒径随着晶2-1化温度的升高而增大,这是由于CrystallizationMeanparticlesize/nmSpecificsurfa

6、ceareas/(m-g)temperature/CBeforecalcinationAftercalcinationBeforecalcinationAftercalcination晶化温度越高,晶粒长大的速度2006025063.314.3越快所致.但当晶化温度高于2207533557.711.72408545048.19.3240C时,LiIMn2O4尖晶石的粒2609048035.28.5径随晶化温度的变化减小.表明+Crystallizationtime:72h;calcinationtemperature:700C;

7、I=1.收稿日期:2001-01-15.基金项目:中国科学院西部之光人才培养计划资助项目.联系人简介:于作龙(1940年生),男,教授,博士生导师,主要从事复合氧化物催化剂与无机功能材料研究.180高等学校化学学报Vol.23晶化温度以240C为宜.同时从焙烧前后的Li尖晶石样品的比表面积随晶化温度的变化也可IMn204看出随着晶化温度的升高Li尖晶石的比表面积逐渐减小.这是由于晶化温度越高晶粒长IMn204大的速度越快晶粒越大的缘故.当晶化温度高于240C时Li尖晶石的比表面积随晶化温度IMn204的升高变化较小这再次表明24

8、0C是较适宜的晶化温度.由表2可见随着晶化时间的延长(>48h)其对比表面积的影响越来越小.但晶化时间太短将影响纯LiIMn204尖晶石晶相的形成.%Table2EffectsOfcrystallizatiOntimeOntheparticlesizesands