高温固相法合成尖晶石锰酸锂及其改性研究

发布时间：2018-07-03 10:44

  本文选题：锂离子电池 + 尖晶石锰酸锂正极材料　； 参考：《华南理工大学》2014年硕士论文

【摘要】：锂离子电池具有能量高、寿命长、消耗低、污染少、无记忆效应等优点，在电动汽车和混合动力车等领域有着广阔的应用前景。正极材料的成本占电池成本的40%以上，不仅如此，其性能对电池性能的发挥起着决定性作用。而尖晶石锰酸锂正极材料具有来源丰富、高能量密度、低成本、无污染、安全等优点，有望成为电动汽车和混合动力车的理想动力源。 本论文采用湿法机械活化高温固相法合成尖晶石锰酸锂。通过优化合成工艺，采用XRD、SEM、电池充放电测试等分析考察了不同锰源、不同最终焙烧温度对材料形貌、结构和性能的影响。 通过优化合成工艺发现，以二氧化锰为锰源，最终焙烧温度为830℃制备的尖晶石LiMn2O4材料结晶完好，在0.1C (1C=148mAh g-1)下首次放电比容量108.3mAh/g，循环50次后容量保持率为80.63%。 在固相法合成尖晶石锰酸锂的基础上，以三氧化铝为原料对尖晶石锰酸锂正极材料进行掺杂改性研究。研究表明，掺杂后，不会改变尖晶石结构，锰酸锂的稳定性比未掺杂的尖晶石锰酸锂有了很大的提高。当铝取代锰的掺杂量x=0.07时，合成的LiAl0.07Mn1.93O4样品在常温0.1C作电池性能测试，其首次放电比容量为118mAh g-1，循环稳定性和倍率性能都有了大幅度提高。 除此之外，还探讨了在铝掺杂的基础上进行了碳包覆处理。本文的创新之处在于将铝掺杂与碳包覆两种改性手段相结合。结果表明，，在掺杂的基础上进行碳包覆，保持了尖晶石原有的结构，材料的放电比容量和倍率性能都比纯尖晶石锰酸锂和铝掺杂锰酸锂的要好很多。当以2wt.%蔗糖为碳源合成的碳包覆铝掺杂尖晶石锰酸锂复合材料在2.0C的倍率下放电，其放电比容量为84mAhg-1，循环30圈后其容量几乎没有衰减，而纯的尖晶石锰酸锂的放电比容量为60mAhg-1，并且容量下降最快，循环30圈后容量损失高达24.2%
[Abstract]:Li-ion batteries have the advantages of high energy, long life, low consumption, less pollution, no memory effect and so on. The cost of cathode material accounts for more than 40% of the cost of the battery. Moreover, its performance plays a decisive role in the performance of the battery. The spinel lithium manganate cathode material has the advantages of rich sources, high energy density, low cost, no pollution, safety and so on, which is expected to be an ideal power source for electric vehicles and hybrid vehicles. In this paper, spinel lithium permanganate was synthesized by wet mechanical activation at high temperature. The effects of different manganese sources and final calcination temperature on the morphology, structure and properties of the materials were investigated by optimizing the synthesis process, using XRDX SEM and battery charge-discharge tests. By optimizing the synthesis process, it was found that the spinel limn _ 2O _ 4 prepared at 830 鈩

本文编号：2093376