錳酸鋰的制備及其電化學性能.pdf

1、錳酸鋰具有安全性高、成本低、無毒、無污染等優點，被認為是最有希望取代LiCoO2應用于大功率用電設備的鋰離子電池正極材料。因此，對于錳酸鋰制備及應用的研究引起了國內外相關領域的廣泛關注。本論文選取錳酸鋰為研究對象，對該系列材料的制備方法、工藝條件進行了探索研究，并初步測試了其在Li2SO4水溶液電解液中的電化學性能。
　　首先采用水熱甲醇還原反應法制備出層狀o-LiMnO2亞微米棒。該制備過程分兩步進行:第一步是通過KMnO4與乙

2、二胺的水熱反應合成MnOOH亞微米棒前驅體（含有少量Mn3O4雜質相）;第二步是o-LiMnO2亞微米棒的制備。通過實驗確定前驅體的最佳制備條件為:n(乙二胺)/n(KMnO4)=2，120℃水熱反應12小時。XRD結果表明，在第二步中前驅體易被氧化形成雜質相Li0.2Mn2O4。對第二步的探索實驗表明，當LiOH的濃度為3 mol/L、V(甲醇)/V(H2O)=5時，對o-LiMnO2相的生成最為有利。在分析實驗結果的基礎上，提出了o

3、-LiMnO2亞微米棒的形成過程。材料的電化學性能分析表明，層狀o-LiMnO2在首次循環就已發生晶相轉變形成類尖晶石型LiMn2O4。
　　繼而采用醋酸溶膠-凝膠法成功地制備了高純度、高結晶度的尖晶石型LiMn2O4。通過TG、XRD、FTIR和Raman分析，確定了材料的制備工藝條件:煅燒溫度為600～800℃，煅燒時間僅需2小時。通過SEM和電化學測試對650℃下制備的典型樣品的形貌和電化學性能進行了分析，結果表明樣品的晶粒

4、尺寸為亞微米級，LiMn2O4電極在充放電過程中表現出良好的可逆性和較好的大電流放電性能。
　　最后采用改進的固相反應法制備出了LiMn2O4亞微米棒，并考察了煅燒溫度和煅燒時間對最終產物的影響。結果表明提高煅燒溫度和延長煅燒時間均有利于提高LiMn2O4材料的純度和結晶度。采用此方法在700℃下煅燒8小時和900℃下煅燒3小時均得到了高純度的LiMn2O4亞微米棒，但700℃下得到的棒狀結構直徑更小、尺寸分布更為均勻，其平均直徑