尖晶石锰酸锂正极材料的合成及改性分析-synthesis and modification analysis of spinel lithium manganate cathode materials.docxVIP

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2018-05-24 发布于上海
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尖晶石锰酸锂正极材料的合成及改性分析-synthesis and modification analysis of spinel lithium manganate cathode materials

AbstractRecently,spinelLiMn2O4hasbeenrecognizedasoneofmostpromisingcathodematerialsforlithiumionbatteriesbecauseofitshighdischargevoltageplateau,lowcost,environmentalfriendlinessandfacilitationofsynthesis.However,thepoorcyclabilityofLiMn2O4,especiallyatelevatedtemperature(55°C),hasimpededitsindustrialization.Inthisdissertation,pristine,Al-dopedandsurfacemodifiedspinelLiMn2O4cathodematerialswerepreparedbysolid-statemethodconvenienttolarge-scaleproduction,andtheeffectsofreactionconditions,thecontentofdopantandsurfacecoatingmaterialsonthestructureandelectrochemicalperformanceofLiMn2O4werestudiedbyX-raydiffraction(XRD),scanningelectronmicroscopy(SEM),electrochemicalimpedancespectroscope(EIS),cyclicvoltammetry(CV)andthecharge-dischargetests.Thepreparationofpristine,Al-dopedandsurfacemodifiedLiMn2O4wasoptimized.SpinelLiMn2O4wassynthesizedbytwo-stephightemperaturesolid-statemethodincludingtheprocessesofprecalcinationandcalcinationandtherawmaterialsareLiOH-Li2CO3eutecticmoltensaltandMnO2.Theinfluencesofpreparationconditionsonthestructure,morphologyandelectrochemcialperformanceofLiMn2O4wereinvestigated.TheresultsshowthatoptimummolarratioofLitoMnis1.12:2andtheoptimumtemperaturesforprecalcinationandcalcinationare600and750oC,respectively.LiMn2O4preparedatoptimumconditionsdisplayshighercapacityandbettercycleperformanceandexhibitshighcapacityof133mAh?g-1at0.2Candretentionof87%after30cycles.BasedontheoptimalpreparationconditionsforLiMn2O4,LiAlxMn2-xO4(x=0.05,0.1,0.15)cathodematerialswerepreparedbysolid-statemethodusingAl2O3asAluminiumsourcesandtheeffectofdoped-AlcontentonthestructureandelectrochemicalperformanceofLiAlxMn2-xO4wasstudied.ThedopingofAldoesnotchangethespinelstructureandthecapacityofAl-dopedLiMn2O4decreasescomparedwiththepristineone.LiAlxMn2-xO4exhibitsmuchbettercycleperformancethanthatofpristineLiMn2O4andLiAl0.1Mn1.9O4showsbestcycleperformanceamongallLiAlxMn2-xO4samples.LiAl0.1Mn1.9O4presentsinitialcapacityof117mAh?g-1at0.5Catroomtemperatureandremainscapacityof106mAh?