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根据最近国内外关于锂离子电池正极材料的研究进展及存在的主要问题,采用热分析仪(TG)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池性能测试仪等系统研究了工艺参数、锂含量、稀土元素种类及含量对Pechini法制备的锂离子电池正极材料的结构、形貌、热稳定性、首次充放电性能、循环稳定性能的影响规律,得出了以下主要结论: 在探讨Pechini法制备LixMn2O4(x=0.94~1.06)样品的工艺参数与相结构、热稳定性、电化学性能之间的关系时得出:经1033~1273 K煅烧15~29h后,样品由热稳定性能较好的呈规则近球形、球形的纯尖晶石型 LiMn2O4相组成。LixMn2O4样品的首次放电容量随着煅烧时间的延长而增加、随着煅烧温度和x值的增加呈先增后减的变化规律。经1033 K煅烧22 h后,Li1.03Mn2O4样品的首次充放电容量为125.3 mAh/g、充放电效率为92.1％,经30次循环充放电后,其放电容量为91.3mAh/g、容量保持率为72.9%。 在研究Pechini法制备的Li1.03MxMn2-xO4(M=La、Ce、Pr、Nd,x=0~0.08)样品的结构、形貌、电化学性能时得出,稀土元素La、Ce、Pr、Nd可降低Li1.03Mn2O4样品的首次放电容量、提高其循环稳定性能。Li1.03M0.04Mn1.96O4样品的放电容量分别为122.8 mAh/g(M=La)、110.3 mAh/g(M=Ce)、123.9 mAh/g(M=Pr)、114.6mAh/g(M=Nd),经30次循环充放电后,样品的容量为99.8mAh/g、95.1mAh/g、103.2mAh/g、97.4mAh/g,容量保持率为84.5%、86.4%、84.5%、85.9%,均高于的Li1.03Mn2O4样品的容量保持率72.9%。 在研究Li1.03Pr0.06-xMxMn1.94O4(M=La、Ce、Nd,x=0~0.05)样品时得出,必须将掺杂元素的含量控制在一定范围内(La,x≤0.04;Ce,x≤0.03;Nd,x≤0.03),才能获得纯的尖晶石型LiMn2O4结构,样品的首次放电容量随x值增加而减小,样品的放电容量分别为121.2mAh/g(x=0.01)、120.7mAh/g(x=0.02)、120.3mAh/g(x=0.03)、111.8 mAh/g(x=0.04),经30次循环充放电后样品的放电容量分别为106.5mAh/g(x=0)、105.3mAh/g(x=0.01)、101.9mAh/g(x=0.02)、109.3mAh/g(x=0.03)、96.8mAh/g(x=0.04),容量保持率为86.9%、87.1%、85.8%、91.6%、83.4%,优于Li1.03Mn2O4样品的容量保持率(72.9%)。