论文部分内容阅读
随着现代的科技进步锰酸锂材料（尖晶石型）因其价格的相对较低、安全性好、高电压等特点，受到大家普遍重视，并有和其它锂离子正极材料并驾齐驱之势，近些年的情况尤其如此，能源的严峻，使得锰酸锂材料的重要性也不断提高。大量的研究表明，晶体的结构加上微观的形貌以及材料的合成方法都制约的着尖晶石锰酸锂的电化学性能。但是在合成过程中，材料本身的缺陷如材料的溶解，LiMn2O4容量的衰减，高温性能不是十分稳定等直接导致LiMn2O4的发展受到制约。本实验采用高温固相法制备锰酸锂粉末作为电池正极材料，通过掺杂和包覆对所制备的正极材料进行改性，掺杂的目的是抑制材料的Jahn-teller效应，在制备LiMn2O4过程中加入微量有巩固结构的元素；而包覆改性的目的主要是防止Mn3+的溶解，通过LiMn2O4外面包上一层导电的物质从而提高LiMn2O4的电化学性能。本实验以固相烧结法为基础制备尖晶石型锰酸锂（LiMn2O4），在超声波振荡的条件下，采用聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）辅助法对锰酸锂包覆镁钛复合氧化物（Mg-TiOx）。而掺杂改性方案是通过向其结构中掺杂复合非金属元素B和F，合成了B、F掺杂的尖晶石LiMn2-xBxO4-yFy(x=0~0.2，y=0,0.05)。通过对上述样品的X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电化学分析等分析方法对试样的晶体结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明：1.采用Mg-TiOx包覆的LiMn2O4的X射线射线衍射结果与纯的锰酸锂材料相似，波峰尖锐且峰值高。PVP辅助包覆后无明显团聚，包覆完整均匀。实验采用0.2C倍率对组装好的电池进行充放电，结果显示首次放电比容量能达到120mAh/g以上；与纯LiMn2O4相比，包覆后的LiMn2O4在50次循环后容量衰减明显减弱，表现出较好的电化学性能；2.采用B、F包覆的LiMn2O4与纯LiMn2O4的X射线衍射结果相似，波峰尖锐且峰值高；随着B的掺入LiMn2-xBxO4作为正极材料的充放电的循环性能得到了提高，但是其初始容量较低仅为102.3mAh/g。随着加入复合非金属元素B和F，样品的初始容量提高到了110.9mAh/g,50次循环后的容量保持率为83.14%。表明了掺杂提高LiMn2O4的电化学性能的可靠性。3.采用多种途径对LiMn2O4进行改性，通过复合手段有效的提高LiMn2O4的电化学性能。