【摘 要】
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水系锌离子电池由于具有安全性能好、对环境友好、资源丰富等优点而得到了广泛的应用。尖晶石锰酸锂（Li Mn2O4）作为一种备受关注的正极材料,不仅储量丰富、成本低,而且易合成,是最有潜力的电极材料之一,但循环过程中锰溶解造成的容量衰减限制了其应用和发展。因此,本文以尖晶石Li Mn2O4为研究对象,从氧缺陷和表面包覆两个方面来提高比容量,抑制容量衰减,改善循环性能,并将其应用于水系锌离子电池,主要内
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水系锌离子电池由于具有安全性能好、对环境友好、资源丰富等优点而得到了广泛的应用。尖晶石锰酸锂（Li Mn2O4）作为一种备受关注的正极材料,不仅储量丰富、成本低,而且易合成,是最有潜力的电极材料之一,但循环过程中锰溶解造成的容量衰减限制了其应用和发展。因此,本文以尖晶石Li Mn2O4为研究对象,从氧缺陷和表面包覆两个方面来提高比容量,抑制容量衰减,改善循环性能,并将其应用于水系锌离子电池,主要内容如下:（1）以二氧化锰为前驱体,高温固相法制备了八面体结构的尖晶石锰酸锂LMO,通过在Ar气氛下调控煅烧时间,得到富含氧缺陷的LMO-A0.5和LMO-A1样品。氧缺陷的引入没有破坏LMO样品的晶体结构和形貌,但对LMO的电化学性能产生了显著影响。在三电极体系中,样品LMO-A0.5在0.1 A g-1的电流密度下放电比容量为111.7 m Ah g-1,在相同测试条件下经过200次循环后,容量保持率为83.7%,略低于原样的87.6%。在水系锌离子扣式全电池中,样品LMO-A0.5在0.1 A g-1的电流密度下放电比容量达到88.7 m Ah g-1,在此电流密度下循环200圈后容量保持率为73.4%,略低于原样LMO的77.2%。通过对容量衰减机理进行探究发现,适量的氧缺陷提高了正极材料的放电比容量和倍率性能,但使正极材料的循环稳定性变差。（2）为改善LMO-A0.5的循环稳定性,在LMO-A0.5的表面均匀包覆一层TiO2涂层,分别制得了TiO2@LMO-1和TiO2@LMO-2样品。在三电极体系中,样品TiO2@LMO-2在0.1 A g-1的测试条件下放电比容量高达116.5 m Ah g-1,经历了200次循环后容量保持率为88.53%;在0.5 A g-1下循环300次后容量保持率为88.41%,远优于LMO-A0.5的70.88%。在水系锌离子扣式全电池中,样品TiO2@LMO-2在0.1 A g-1的测试条件下放电比容量为87.8 m Ah g-1,在200次循环后容量保持率为91.22%,相比LMO-A0.5提高了17.82%,循环稳定性有了明显的提高。
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