鋰離子電池新型正極材料的研究和功率型鋰離子電池的試制.pdf

1、本論文研究的主要內容包括三個部分：鋁摻雜改性尖晶石LiMn2O4的制備以及對鋁摻雜后材料的結構和電化學性能的研究：利用共沉淀和高溫固相反應結合制備具有層狀結構的LiNixCoyMn1-x-yO2，并研究了鈷含量和錳含量的變化對該材料的結構和電化學性能的影響；利用改性尖晶石LiMn2O4作為正極材料試制了功率型18650鋰離子電池，并對其循環性能、倍率性能以及安全性能進行了測試。 為了提高正尖晶石LiMn2O4的電化學性能，我們通

2、過元素鋁的摻雜對正尖晶石結構的LiMn2O4進行改性。SEM照片顯示改性錳酸鋰具有完整的正八面體尖晶石結構，激光粒度分析d50=12.5μm，比表面積為0.3m2/g。XRD結構分析結果表明，摻雜改性后的材料具有與原尖晶石LiMn2O4相同的晶體結構，沒有出現雜質峰，但晶格參數變小。利用ICP進行元素分析，結果表明元素鋁確實定量的摻雜到晶體中去，沒有在高溫反應時丟失。盡管修飾后尖晶石LiMn2O4與未修飾前相比初始比容量有所降低，但該材

3、料的循環性能與高倍率充放電性能得到了顯著的提高。摻雜改性后材料電化學性能的提高主要歸結于Al3+在熱處理過程中進入尖晶石晶體結構中起到穩定材料晶體結構的作用。 層狀鎳鈷錳三元系鋰離子電池正極材料自從2001年首次由Ohzuku和J.R.Dahn研究以來，逐漸成為研究的熱點，最有可能成為新一代小型鋰離子電池的首選正極材料。采用共沉淀方法制取前驅體，再利用高溫固相反應合成出了具有標準層狀結構電化學性能優異的鋰離子電池正極材料。材料的