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本文以醋酸锂、醋酸锰为原料,醋酸镁和醋酸铜为Mg和Cu掺杂剂,采用熔盐燃烧合成法制备掺杂Mg和Cu尖晶石型Li Mn2O4正极材料,此方法可在较短的时间制得纯度较高、结晶性好、性能优异的Li Mn2O4。通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)分析、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)以及交流阻抗(EIS)等研究了不同Li/Mn摩尔比、合成温度、时间、二次焙烧温度和掺杂离子的掺杂量对Li Mn2O4的结构、微观形貌和电化学性能的影响。采用熔盐燃烧合成法所合成产物均属于空间点群为Fd3m的Li Mn2O4尖晶石结构。掺杂量、温度等制备条件不同,产物中所含杂质为Mn2O3、Mn O或Mn3O4。200℃熔融混合预处理5min,在600℃时,随Li含量n(Li)=1.0-1.1增加,燃烧产物中的杂质由Mn3O4变为Mn2O3,但其杂质含量变化不大;在700℃和800℃时,产物中杂质含量随温度增加,杂质含量增多;按照Li Mn2O4的化学计量比配料,经200℃熔融混合预处理5min,在300℃未得到主晶相为Li Mn2O4的产物,温度≥400℃可得到主晶相的Li Mn2O4的产物,随着温度升高,产物中Mn3O4杂质含量减少,到600℃时,得到了纯度较高、结晶度度较好的Li Mn2O4产物,温度大于700℃,产物中Mn3O4杂质含量又增多;燃烧时间为3 h和6 h,小颗粒较多呈类球形且颗粒分布比较均匀;600℃燃烧反应3h的产物首次放电比容量达到最大116.5 m Ah/g,CV和EIS分析表明,电化学性能较好的产物,其氧化还原峰对称性较好,反应可逆性和电化学活性较高,电极的电化学极化较小。采用熔盐燃烧合成法先在400℃预反应1 h,再在500℃、600℃、700℃和800℃进行二次焙烧反应3 h制备目标产物,在600和700℃掺Mg和Cu产物都为纯相尖晶石型Li MxMn2-x O4产物,但800℃产物都有较多Mn3O4杂质,随掺杂元素量增加,Mn3O4杂质峰强度减弱。600℃时,能得到单相、结晶性和分散性良好的尖晶石型Li Mn2O4产物;掺杂镁产物随掺镁量增加,颗粒尺寸变小,形貌为类球形,颗粒分散性增加,但不同Mg含量产物其颗粒大小相差不明显,小颗粒在190-280nm之间;相同Mg掺杂量的产物,随温度增加产物颗粒结晶性增大,温度800℃时,产物颗粒已经发育成为尖晶石型的八面体晶体;掺杂Cu产物颗粒尺寸变小,且分散程度相对较好,但随Cu掺杂量增加,颗粒增大,颗粒间界面清晰,分散性变好,随温度增加掺Cu产物颗粒结晶性增加,温度800℃时,产物颗粒已经发育成为标准的尖晶石型的八面体晶体。在相同温度下,掺Cu产物颗粒的结晶性比掺Mg的好,800℃时掺Cu产物颗粒的八面体尖晶石型形貌比掺Mg产物颗粒的形貌好。在400℃预反应1 h,再在500℃、600℃、700℃和800℃进行二次焙烧反应3 h制备目标产物,充放电性能结果表明,掺Mg产物Li MgxMn2-x O4,随着Mg掺杂量的增加,产物的首次放电比容量逐渐降低,x(Mg)=0,0.02,0.05,0.06和0.10时,首次放电比容量分别为124.0、123.4、122.0、117.7和109.2m Ah/g,100次循环后,放电比容量分别为91.1、101.8、105.4、92.1和97.6m Ah/g,都高于未掺杂Li Mn2O4的比容量和循环效率。从比容量和循环效率看,以Li Mg0.05Mn1.95O4产物的电性能最好;以产物Li Mg0.06Mn1.94O4为例,随温度500-800℃增加,其放电比容量先增加后减小,500、600、700和800℃,初始放电比容量依次为101.9、117.7、112.8、79.8 m Ah/g,100次后的放电比容量依次为82.6、92.1、89.5和54.9 m Ah/g,800℃二次焙烧的产物电化学性能非常差。循环伏安分析表明,掺Mg产物的峰电流和峰面积都比未掺杂的大,二次焙烧温度600和700℃产物的峰电流和峰面积比500和800℃的大得多。600℃二次焙烧Li CuxMn2-x O4(x=0,0.02,0.05和0.10)产物,随着x由0增加到0.10,样品的初始放电比容量依次为124.0、120.8、119.0、和104.0m Ah/g。100次后的容量保持率依次为73.5%、83.4%、95.0%和88.4%,掺杂Cu2+后的尖晶石型锰酸锂材料的循环性能得到了有效提高;不同二次焙烧温度500、600、700和800℃,以Li Cu0.04Mn1.96O4为例,温度500℃和600℃时首次放电比容量都为116.0 m Ah/g,但循环100次后,600℃样品放电比容量107.9 m Ah/g和容量保持率93.0%都要优于500和700℃的,800oC样品的比容量最低,首次只有83.1m Ah/g,循环100次后只剩47.7 m Ah/g,容量保持率仅57.4%。