ZnMn2-x(Fe,Co,Ni)xO4(X=0,0.1,0.2,0.4)尖晶石型金属氧化物锂离子电池负极材料研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shilinjun2000
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随着人类社会发展,新能源材料的研究发展及应用也越来越重要,锂离子电池由于具备工作电压高、体积小、比容量高、具有良好的充放电循环性能、无污染、循环寿命长的优点,开始逐渐成为能源储存材料发展的主要方向。ZnMn2O4作为锂离子电池负极材料有较高的初始放电比容量和良好的循环稳定性,具有广阔的应用前景。然而电池在充放电的过程中的体积效应和低电子传导率使得它作为锂离子电池负极材料的电化学性能不够理想。  本文采用低温溶剂热法制备花瓣状ZnMn2O4,探究了加热温度、保温时间、CTMAB含量对产物结构及形貌的影响规律,在B位进行了Fe、Co、Ni元素掺杂改性,设计正交试验,通过正交分析,得到最优制备工艺,对比几种掺杂元素最优工艺的电化学性能。实验结果表明:  1、加热温度160℃、保温时间48h、CTMAB与柠檬酸比例1.5∶2时所得产物ZnMn2O4颗粒大小分布均匀,无任何其他杂质,进行电化学性能测试,首次放电比容量为991mAh/g,20次循环之后,电池的放电比容量为300mAh/g。  2、铁元素的掺杂对材料的电化学性能有明显的提升。通过正交分析得到最优制备工艺:掺杂铁元素百分比为10%、反应温度为160℃、保温时间为48h,其首次放电比容量由原来的991mAh/g增加到1395mAh/g,经过20次循环ZnMn1.8Fe0.2O4样品的放电比容量还保持在400mAh/g。  3、通过对锂离子电池进行循环伏安和交流阻抗测试分析,ZnMn1.8Fe0.2O4相对于ZnMn1.9Co0.1O4和ZnMn1.9Ni0.1O4在电池的充放电过程中有较小的极化现象和较低的电化学阻值。
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