發(fā)布時(shí)間：2018-02-21 17:57

  本文關(guān)鍵詞： 尖晶石錳酸鋰 預(yù)燒處理 Al摻雜 Al_2O_3預(yù)包覆 鋰離子電池　出處：《中南大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：摘要：尖晶石型LiMn2O4(LMO)具有工作電壓高、安全性能好和價(jià)格低廉等特點(diǎn),已被廣泛用做鋰離子動(dòng)力電池正極材料,但該材料在高溫(55℃)充放電循環(huán)過(guò)程中存在容量衰減快、循環(huán)壽命短等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了它的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化,迫切需要對(duì)LiMn2O4進(jìn)行生產(chǎn)工藝的優(yōu)化以及改性處理來(lái)提高電化學(xué)性能。本文通過(guò)高溫固相法合成了尖晶石型LMO,采用TG-DSC、XRD、SEM、TEM、充放電曲線及CV. EIS等測(cè)試分析手段對(duì)預(yù)燒條件進(jìn)行優(yōu)化,探究了預(yù)燒條件對(duì)Al摻雜LiMn1.9Al0.104的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響以及A1203預(yù)包覆對(duì)尖晶石LiMn2O4物化性能的影響。主要結(jié)論如下： (1)以Li2CO3、EMD為原料,采用分段煅燒固相法合成LiMn2O4。由熱分析可知,LiMn2O4在合成過(guò)程中,混合前驅(qū)體從300℃開始反應(yīng),到750℃反應(yīng)基本完成。400℃一次預(yù)燒后,預(yù)燒產(chǎn)物中含大量的中間產(chǎn)物MnO2、Mn2O3,隨預(yù)燒時(shí)間從6h增加到24h,合成產(chǎn)物中中間產(chǎn)物含量逐漸減少。500℃一次預(yù)燒后,預(yù)燒時(shí)間為6h時(shí)存在極少量的中間產(chǎn)物MnO2、Mn2O3,隨時(shí)間增加,12h時(shí)只存在Mn02,18h和24h時(shí)獲得了具有單一尖晶石相的預(yù)燒產(chǎn)物。400℃、500℃預(yù)燒樣品再750℃煅燒6h后均具有典型的尖晶石型結(jié)構(gòu),且后者的粒徑比前者的大；預(yù)燒溫度為400℃和500℃的合成產(chǎn)物分別在預(yù)燒時(shí)間18h、12h有良好的電化學(xué)性能,高溫55℃50次循環(huán)后容量保持率分別為91.0%、92.4%。 (2)以Li2CO3、EMD為原料,Al(NO3)3-9H2O為摻雜元素,采用分段煅燒固相法合成LiMn1.9Al0.1O4.從熱分析結(jié)果可知,其合成反應(yīng)發(fā)生在400-600℃之間。500℃預(yù)燒溫度下,隨預(yù)燒時(shí)間從6h增加到24h,合成產(chǎn)物的晶格常數(shù)先減小后增大；CV曲線中,不同預(yù)燒時(shí)間(6h、12h、18h、24h)條件下的電位差分別為0.33/0.28V、0.21/0.19V、0.51/0.40V、0.25/0.12V,預(yù)燒時(shí)間為12h時(shí)CV曲線中兩峰對(duì)稱性最好,可逆性好；55℃高溫循環(huán)后的容量保持率分別為78.0%、96.4%、85.7%、94.3%,預(yù)燒時(shí)間為12h時(shí)循環(huán)性能最好。 12h預(yù)燒時(shí)間下,不同預(yù)燒溫度(400℃、500℃、600℃)條件下500℃時(shí)合成產(chǎn)物有最大的晶格常數(shù)；CV曲線中相應(yīng)電位差分別為0.38/0.33V、0.21/0.19V、0.59/0.39V;400℃、500℃預(yù)燒條件下合成產(chǎn)物在高溫55。C循環(huán)后容量保持率分別為90.6%、96.4%,但500℃-12h-LiMn1.9Al0.104放電比容量高于400℃-12h-LiMn1.9Al0.104的放電比容量,600℃-12h-LiMn1.9Al0.104的放電比容量起伏較大,循環(huán)穩(wěn)定性較差。 (3)以Li2C03、EMD為原料,通過(guò)化學(xué)沉淀法分別在預(yù)燒產(chǎn)物和煅燒產(chǎn)物的表面包覆Al2O3合成Al2O3預(yù)包覆LiMn204(P-LMO)和Al2O3煅包覆LiMn204(C-LMO).當(dāng)Al2O3包覆量從1mol.%增加到10mol.%時(shí),C-LMO和P-LMO的晶格常數(shù)不斷增加；C-LMO具有多面體結(jié)構(gòu),而P-LMO具有類球形結(jié)構(gòu),且P-LMO的粒徑比C-LMO的要小。不同Al2O3包覆量的P-LMO在循環(huán)過(guò)程中能很好的保持充放電平臺(tái),0.5C倍率下高溫55℃循環(huán)后P-LMO的容量保持率(77.2%,87.3%,87.2%和84.0%)高于C-LMO的容量保持率(75.0%,76.4%,72.5%和61.3%),其中P-LMO-2具有最好的電化學(xué)性能。P-LMO中Al2O3包覆層能有效減少充放電循環(huán)過(guò)程中電荷轉(zhuǎn)移阻抗(Rct)的增加,減少錳在電解液中的溶解量。
[Abstract]:In this paper , spinel - type limo _ 4 ( LMO ) has been widely used as positive electrode material for lithium - ion power battery , but it has been widely used as positive electrode material for lithium ion power battery . However , it has seriously restricted its industrialization and marketization under high temperature ( 55 鈩，

本文編號(hào)：1522495