【摘 要】
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为了满足电动汽车和混合电动汽车等对高功率锂离子电池的要求，高电位正极材料的研究日益受到重视。目前锂离子电池正极材料主要包括LiCOO、LiNiO和LiMnO。这些材料由于电压、价格、安全性能和电化学性能等原因，在高功率电池中的应用受到限制。在众多高电位正极材料中，尖晶石LiNiMnO因具有较高的比容量和循环性能而倍受重视。但LiNiMnO的倍率性能较差，可能与缓慢的电极反应速率和高电位下活性物质的
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为了满足电动汽车和混合电动汽车等对高功率锂离子电池的要求，高电位正极材料的研究日益受到重视。目前锂离子电池正极材料主要包括LiCOO<,2>、LiNiO<,2>和LiMn<,2>O<,4>。这些材料由于电压、价格、安全性能和电化学性能等原因，在高功率电池中的应用受到限制。
在众多高电位正极材料中，尖晶石LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>因具有较高的比容量和循环性能而倍受重视。但LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>的倍率性能较差，可能与缓慢的电极反应速率和高电位下活性物质的降解有关。
为了改善LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>的性能，本文用X射线衍射仪、差热一热重分析、傅立叶红外光谱分析和扫描电镜等研究了高分子络合法制备LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>的工艺，并优化工艺条件。研究Co<3+>和F掺杂对LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>结构和性能的影响，制备了Co<3+>、F<->共掺杂的正极材料。
高分子络合法制备LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>的工艺是：预烧温度550℃、预烧时间6h、Li∶Mn=1.06∶1.5(物质量比)、BPO用量2％、PAA单体用量2.7∶1、烧结温度900℃和烧结时间18h。所得LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>在0.25C充放电条件下初始放电容量达到134mAh/g，15次循环后还能保持初始放电容量的99％，但0.5C的容量保持率仅为77％。
掺杂的研究结果表明，掺杂C0<3+>、F<->可以提高LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>的比容量和循环性能，而且Co<3+>和F<->之间还存在协同作用。其中LiCo<,0.09>Ni<,0.41>Mn<,1.5>O<,3.85>F<,0.15>在0.5C下放电容量达到131mAh/g，15次循环后容量保持率99.4％。掺杂能提高充放电性能的主要原因可能是Co<3+>和F<->可以稳定尖晶石结构，提高材料导电能力。总之，本研究优化了LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>制备过程，提高了它的倍率性能。对锂离子电池正极材料LiNi<,0.5>Mn<,1.5>O<,4>研究有一定的参考价值和理论意义。
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