锂离子电池LiMn 2 O 4 正极材料的制备及其性能研究

发布时间：2021-09-30 11:53

　　本文采用高温固相合成法合成LiMn204正极材料。LiMn2O4的结构、形貌以及电化学性能分别通过XRD、SEM、恒流充放电测试和电化学阻抗测试进行表征,本文重点对LiMn204正极材料中存在的第二相进行研究,探索最佳的合成LiMn204正极材料的烧结条件和掺锂量。在LixMn2O4正极材料当中掺杂不同的Li含量（x=1.0,1.02,1.04,1.06）,我们对样品进行XPS测试,发现随着掺锂量的不断提高,Mn4+的含量先从84.80%下降到82.62%,随后又增大到88.98%。随后我们对样品进行电化学性能测试,发现随着掺锂量的不断增大,样品的倍率性能不断增强,Rct和Rsf值出现了先增大后减小的变化趋势。经过实验分析,我们认为随着掺锂量的不断增多,Mn4+含量的变化、倍率性能的变化以及Rct和Rsf值的变化均与LiMn204正极材料中存在的第二相的变化有关。并且实验证明,当掺锂量为1.06时,合成的LiMn204正极材料具有最好的电化学性能。另外,我们还研究了不同的烧结时间（5 h,10 h,15 h和20 h）对LiMn2O4正极材料各方面的影响。实验发现,当烧结时间为10h时... 

【文章来源】：山东科技大学山东省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?ＬｉＣｏ０２的结构示意图??

ｌａｌ空间结构?（ｂｌａｈ平面结构??图１．２?ＬｉＦｅＰ〇４晶体结构在［００１］晶面上的投影示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＬｉＦｅＰ〇４?ｃｏｍｐｏｕｎｄ＇ｓ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｎ?［００１］?ｃｒｙｓｔａｌ?ｐｌａｎｅ??１．２．３?ＬｉＭｎ２〇４正极材料??ＬｉＭｎ２０４正极材料的空间结构为Ｆｄ－３ｍ空间群，３２ｅ位置被Ｏ原子所填充，??而Ｍｎ原子则位于１６ｄ位置上，８ａ位置被Ｌｉ原子所填充。由于ＬｉＭｎ２０４正极材??料具有独特的Ｌｉ＋移动路径，因此特别有利于Ｌｉ＋的传输，从而具有非常好的电??化学性能。ＬｉＭｎ２０４正极材料的理论比容量为ＭＳｍＡｉｇ－１，而可逆容量一般可??达到丨?４０ｍ?Ａｈ．?ｇ－１。??该材料具有良好的结构稳定性。由于Ｌｉ＋随着放电电压的下降移动到１６ｃ位??置，因此在结构当中出现了?Ｌｉ２Ｍｎ２〇４，这个反应发生在３．０Ｖ左右。如果Ｌｉ＋在??３Ｖ电压范围内进行脱嵌，很容易会引起晶格转变，破坏材料的晶格结构，从而??造成ＬｉＭｎ２〇４正极材料的循环稳定性降低，因此，ＬｉＭｎ２〇４的放电截止电压一??般在３．０Ｖ以上。??图１．３ＬｉＭｎ２〇４结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄ

造成ＬｉＭｎ２〇４正极材料的循环稳定性降低，因此，ＬｉＭｎ２〇４的放电截止电压一??般在３．０Ｖ以上。??图１．３ＬｉＭｎ２〇４结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＬｉＭｉｉ２〇４?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??４??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[2]尖晶石锰酸锂正极材料的离子掺杂改性研究[D]. 冯季军.天津大学 2004

硕士论文
[1]高温固相法合成尖晶石锰酸锂及其改性研究[D]. 谭习有.华南理工大学 2014



本文编号：3415811