锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备及电化学性能研究

来源 :黑龙江科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shena011
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锂离子二次电池因具有工作电压高、比能量大、放电平台稳定、体积小、无记忆效应、循环寿命长、安全性好、成本低和无污染等优点而备受关注,成为研究的热点。溶液蒸干法合成的锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4具有制备工艺简单、易于控制、煅烧时间短、耗能少、原材料成本较低、最终合成的材料杂质少、电化学性能稳定等优点。  本文采用溶液蒸干法制备出纯相尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,并以氧化锆和氧化锌为包覆材料对纯相LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行电化学改性研究。通过热重分析(DSC/TG)测试确定产物的烧结温度;通过X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)测试,对合成样品的结构和微观形貌进行了分析和表征;通过电化学测试的恒流充放电、循环伏安和交流阻抗考察了材料的电化学性能。  本文对制备材料的煅烧温度、烧结时间和不同氨水量进行研究,通过电化学测试得到烧结温度为800℃,烧结时间为10h合成的正极材料具有较高的嵌锂容量和良好的循环稳定性,0.5C和1C放电倍率下的首次放电比容量分别为117.2781mAh/g和115.0605mAh/g。  为进一步提高材料性能,采用ZrO对LiNi0.5Mn1.5O4材料进行半包覆,在预烧后加入ZrO对其充分混合,包覆质量比为1.5%时得到产物的性能最好,0.2C首次放电比容量为129.5482mAh·g-1,当ZrO含量为1%的产物性能有一定的改进,2%的样品电化学性能反而下降。同理采用ZnO对LiNi0.5Mn1.5O4进行包覆合成LiNi0.5Mn1.5O4/ZnO材料,包覆质量为1.5%时0.2C首次放电比容量为128.8797mAh·g-1产物性能最好。
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