不同形貌锰酸锂材料的合成及性能研究-论文.pdf

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1、第32卷第2期中国锰业V01．32No．22014年5月CHINASMANGANESEINDUSTRYMav20l4不同形貌锰酸锂材料的合成及性能研究曾雷英，吴准，罗小成，董勇，詹威，郭亮(厦门钨业股份有限公司，福建厦门361000)摘要：介绍了3种不同形貌(不规则团聚态、球形和单晶态)的锰酸锂的制备方法，并研究了他们的性能。将3种样品分别制成扣式电池、聚合物电池，研究材料形貌与电化学性能关系，同时采用XRD、DTA等测试方法，研究材料形貌对材料结构和热稳定性的影响。研究发现不规则团聚态锰酸锂各项性能指标最差；球形锰酸锂倍率放电能力最好，其他性能居中；单晶态锰酸锂压实密度最高，循环性能和热稳定

2、性最好。关键词：锰酸锂；锂离子电池；正极材料；合成中图分类号：TQ137．12文献标识码：A文章编号：1002—4336(2014)02—0031—05锰酸锂产品从开发自今，合成工艺_】剖已比较前驱体制备方法：在设计的沉淀反应釜中成熟，但是关于材料形貌的控制，以及形貌与性能关先加入约50％容积的去离子水，然后并流向反应釜系的研究还比较少，特别是单晶态锰酸锂的合成和里加入MnC1和NHHCO3溶液，控制反应pH为性能研究报道不多。本文以此为切人点，开展不同5．5—6左右，搅拌速度为50Hz，反应一段时间后反形貌锰酸锂合成及其性能的研究，希望通过试验发应釜内料浆开始溢出，将溢出料浆过滤后返回反应现

3、不同形貌锰酸锂的特点，并预测其可能的应用釜继续反应，约48h后可获得球形的MnCO沉淀。方向。将MnCO洗净烘干后在450—500~C煅烧6h可制得球形Mn，0。1试验部分球形锰酸锂制备方法【：将MnO3、Li：CO和1．1样品制备A1(OH)。按1．1．1节所述比例均匀混合，然后将混1．1．1不规则团聚态锰酸锂制备合物料装入匣钵进实验室箱式电阻炉烧结。烧结工主要原料：电解二氧化锰(以下简称为：EMD，艺：25oC5h升温到800oC，然后在800oC保温20h。电池级，大龙锰业)，Li：CO。(电池级，天齐锂业)，烧结完成后可制成球形锰酸锂材料(以下简称为：A1(OH)(纳米级，杭州万景)。

4、球形LMO)。制备方法：按Li／Mn=0．54，AIfLiMn2O4=0．061．1．3单晶态锰酸锂制备(摩尔比)，称取相应质量的EMD、LiCO和纳米将Mn03、Li2CO3和AI(OH)3按1．1．1节所述A1(OH)，，3种材料在球磨机内均匀混合5h，然后比例均匀混合后进行烧结。烧结工艺设定为：室温将混合物料装入匣钵进实验室箱式电阻炉烧结。烧(25℃)6h升温到980oC，然后在980~C保温12h，烧结工艺为：25℃5h升温到800~C，然后在800~C保结完的物料经破碎、制粉后放入实验室气氛炉做二温20h。烧结完成后可制得不规则团聚态锰酸锂材次烧结，烧结过程通人氧气气氛保护，烧结温度

5、为料(以下简称为：不规则LMO)J。700~C，保温12h。烧结完成后可制得单晶态锰酸锂1．1．2球形锰酸锂材料制备材料(以下简称为：单晶LMO)J。主要原料：MnC1溶液(分析纯，浓度2．0mol／1．2SEM和XRD测试L)，NHHCO，溶液(分析纯，25℃，饱和溶液)，用日本日立S-3000N扫描电镜做样品形貌测LiCO，(电池级，天齐锂业)，Al(OH)，(纳米级，杭试，用德国布鲁克D8．AdvanceX射线衍射仪对产品州万景)。进行结构分析。测试用Cu．K0【靶，管电压为35kV，收稿日期：2014—01—14作者简介：曾雷英(1980一)，男，贵州大方人，工程师，研究方向：锂离子电

6、池正极材料，手机：13178256322，E—mailfleagle1980@163．corn．第2期曾雷英，等：不同形貌锰酸锂材料的合成及性能研究鼎莨图5球形LMO的XRD图7单晶LMO二次烧结的XRD从图4～5可知，不规则LMO，球形LMO的好。为了进一步研究各形貌锰酸锂的结晶度，我们XRD测试结果都是纯尖晶石结构。因这2个样品计算了3种样品的晶胞参数和晶粒尺寸，计算机结的烧结温度都比较适中，所以合成产品都为纯相。果见表1。表1样品晶胞参数和晶粒尺寸从表1可知3种材料的晶胞参数和晶胞体积相差不大，这2个数据主要表征掺杂元素对晶体结构的影响，因3种材料掺杂元素相同，所以差异不大。图6单晶LM

7、O一次烧结的XRD晶粒尺寸主要表征材料的结晶度，从数据可知单晶从图6中看出，单晶态LMO一次烧结产品在态LMO结晶度最高，球形LMO结晶度居中，不规则30(。)和60(。)附近出现杂相峰，经确定该杂相为LMO结晶度最差。分析认为：锰酸锂结晶度的高低Mn0。分析认为一次烧结温度过高，导致锰酸锂主要与锰原料。、烧结温度z一有关。通过共沉淀发生分解所致。因Mn0为非活性物质，大量存在法制成的球形Mn0，