LiMn_2O_4正极材料的制备及其电化学性能研究

【摘要】锂离子电池的正极材料主要有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等。作为一种新型的能源转化装置,锰酸锂电池具有无记忆效应、环保价格低、热稳定性好等优点而被人们所关注。锰酸锂电池常见的合成方法主要有固相合成法、凝胶乳胶法、水热法等。其中,固相合成法中的高温固相法因其工艺简单,操作简便,反应条件易于控制,而易于工业化大规模生产,具有广阔的发展前景。众所周知,锂离子电池的充放电过程实际上就是锂离子的脱嵌过程。比表面积大的锂离子电池正极材料有利于锂离子的充分脱嵌,具有较好的电化学性能。因此,控制锰酸锂电池正极材料的形貌就成了提高其电化学性能的关键因素之一。本文尝试合成两种形貌的锰酸锂正极材料及探究其电化学性能。并尝试建立起前驱体与正极材料形貌上的关系,且试图给出较为合理的解释。一、把硫酸锰和过硫酸钾按照化学计量数配比加入到放有蒸馏水的烧杯中,并加入少量的浓硫酸,在室温下反应72h,得到了球状的二氧化锰,再以球状的二氧化锰为前驱体,通过高温固相法合成了球状的锰酸锂电池正极材料。分别对合成的二氧化锰用SEM对其进行微观的形貌表征,用XRD对其进行组分分析。对经过高温固相法制备的物质用SEM进行微观的形貌表征,用XRD进行物质的组分分析,并对此物质进行电化学性能测试。结果表明：实验最终所制备的球状的锰酸锂电池正极材料表现了良好的电化学性能。在此基础上,进一步研究在不同的分散剂对其电化学性能的影响,以及不同的反应温度对其电化学性能的影响。二、首先成功合成了纳米线状的二氧化锰,在以此为前驱体,以碳酸锂为锂源,混合均匀,用高温固相法合成了纳米线状锰酸锂电池正极材料,再次验证了前驱体与最终产物形貌上的统一。在此过程中,分别对合成的二氧化锰用SEM对其进行微观的形貌表征,用XRD对其进行组分分析。对经过高温固相法制备的物质用SEM进行微观的形貌表征,用XRD进行物质的组分分析,并对此物质进行电化学性能测试。结果表明：实验最终所制备的纳米线状的锰酸锂电池正极材料表现了良好的电化学性能。在此基础上,进一步研究在不同的锂的含量对正极材料的电化学性能的影响。
【作者】刘晓建；
【导师】康龙；孔令斌；
【作者基本信息】兰州理工大学，有色金属冶金，2014，硕士
【关键词】锂离子电池；锰酸锂；正极材料；

【参考文献】
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