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该论文的主要研究内容包括:正尖晶石LiMn<,2>O<,4>的制备、表面修饰改性机理以及电化学性能的改善;具有正尖晶石结构的5伏正极材料LiMn<,2-x-y>Ni<,x>Cr<,y>O<,4>的合成与性能探索;具有层状结构的镍锰基化合物LiMn<,1-x-y>Ni<,x>Co<,y>O<,2>的物理性质与其作为锂离子电池正极材料的电化学性能以及该材料的产业化探索.有关利用无机物LiAlO<,2>对LiMn<,2>O<,4>的表面修饰改性机理研究表明,前驱体分解生成的氧化锂和氧化铝并没有在材料颗粒表面生LiAlO<,2>或以其氧化物形式存在,而是与LiMn<,2>O<,4>迅速发生反应,生成表面固溶体LiMn<,2-x>Al<,x>O<,4>,其厚度约为12nm.铝离子从LiMn<,2>O<,4>颗粒表面到内部形成一个逐渐降低的浓度梯度,而且Li<+>和Al<3+>对LiMn<,2>O<,4>的修饰改变了该材料颗粒表面Mn和O的电子结构.表面修饰明显改善了材料的循环性能与高倍率充放电性能.室温下,在1C充放电倍率下循环500次,修饰材料的容量保持率大于94﹪,即使在55℃下循环200次,其容量保持率仍大于90﹪.表面改性材料性能的改善主要归结于表面固溶体的保护作用与晶体结构稳定性的提高.XRD、TG/DSC与SEM研究5V正极材料LiMn<,2-x-y>Ni<,x>Cr<,y><,4>的液相合成表明,尖晶石单晶颗粒的生成和长大需要在800℃以上才能完成,是材料制备过程的控制性步骤.电化学测试结果表明,在850℃下合成的该材料具有最佳的电化学性能,可逆比容量达到128mAh/g,经过230周循环,容量保持率大于90﹪.采用共沉淀技术合成出层状结构的锂离子电池正极材料LiMn<,1-x-y>Ni<,x>Co<,y>O<,2>.XPS测试发现该材料颗粒表面存在两种不同状态的氧.在LiMn<,0.5>Ni<,0.5>O<,2>中添加少量Co,可以明显改善材料的高倍率充放电性能.Co的添加会引起Ni,Mn与O的电子结构变化,而这种变化可以认为是材料倍率特性提高的原因.该系列材料所具有的较高的比容量、优异的循环性、良好的结构稳定性和热稳定性被认为是下一代锂离子电池的首选正极材料.利用Ti<4+>代替LiNiO<,2>中50﹪的Ni,制备出立方结构的化合物LiTi<,0.5>Ni<,0.5>O<,2>.XRD表明,该化合物为一立方相,属于Fd3m空间群,晶胞参数a=4.142A.Ni与Ti在化合物中是以+2与+4价存在,这与其在LiMn<,0.5>Ni<,0.5>O<,2>化合物中的化合价相同.而电化学性能测试表明,该材料作为正极时,即使充电到4.8V,锂离子也不能够脱出,而作为负极时,在0-2.75V电压区间内,大约有2个锂离子可以嵌入,嵌入电压平台0.15V vs Li,而充电时其中的一个锂离子可以脱出,首次充放电效率为50﹪左右.