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本论文以醋酸锂、醋酸锰、草酸为基本原料,添加醋酸钴或氟化锂或钼酸铵作为掺杂物,采用简单易行的低热固相反应法合成前驱体,然后在不同温度和不同时间下煅烧得最终产物。通过X-射线衍射(XRD)、热重一差示扫描量热(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)等表征手段,确定了所得产物均为尖晶石型的锰酸锂,分析研究了前驱体的热分解过程,表征了产物粒子的大小及其形貌。将所得产物装配成两电极模拟电池,测试其循环伏安(CV)、恒电流充放电性能。
本论文还研究了锰酸锂在不同基底材料上的电化学行为的差异,以寻求一种适合锰酸锂电极材料涂布的集流体,使其电化学性能能够较好的表现出来。
实验的主要结果如下:
1.充放电性能显示,铝箔和不锈钢网作为锂离子电池正极材料锰酸锂的导电基底材料时,电极的充放电库仑效率、放电容量均很高,铝箔作导电基底时电极的循环性能最好。
2.电化学性能测试表明,在煅烧温度为600-700℃,煅烧时间为24h,锂盐过量5%的条件下,样品的容量和衰减率都保持得较好。
3.掺杂元素F的富锂尖晶石型锰酸锂Li<,1+X>Mn<,2>O<,4>F<,y>,在x=0.05,y=0.5时,能够很好地抑制样品的容量衰减,改善电极材料的循环性能,充放电循环100次只衰减了30%。
4.单掺杂元素Mo的尖晶石型锰酸锂LiMn<,2-X>Mo<,2-X>O<,4>,在2.7V左右出现一个新的放电的平台,x=0.02,0.05时样品的初始容量分别为162mAh/g和165mAh/g,均高于不掺杂的尖晶石型锰酸锂(116mAh/g),但是容量衰减明显快于不掺杂的尖晶石型锰酸锂。
5.双掺杂元素Mo和F的尖晶石型锰酸锂LiMn<,2-X>Mo<,X>O<,4-y>F<,y>,在2.7V左右也出现一个新的放电的平台,x=0.02,y=0.5时初始容量只有120 mAh/g,且容量衰减还是明显快于不掺杂的尖晶石型锰酸锂。
6.双掺杂元素Mo和Co的尖晶石型锰酸锂LiMn<,2-X-z>Mo<,X>CO<,z>O<,4>,在2.7V左右出现一个新的放电的平台,x=0.02,z=0.02时初始容量为139.85 mAh/g,但容量衰减比单掺杂Mo及双掺杂Mo和F的样品大大改善。