电子技术的发展,对高比能量的移动电源需求量加剧。锂离子电池是一种理想的可移动电源,具有体积小,重量轻,放电电压高,比能量大等优点。自从1990年SONY公司推出世界上第一只锂离子电池,到2001年为止,整个市场每年约4亿只该类电池用于纯消费类电子产品。便携式摄像机、移动电话、手提电脑等95%以上使用锂离子二次电池作为主要电源。 日本是世界上最大的锂离子电池生产国,也是拥有该类电池生产专利最多的国家。我国锂电产业起步较晚,但发展非常迅速,据不完全统计,我国目前约有200家规模不等的生产锂离子电池及相关材料的公司,每年生产的锂离子电池数以亿计算,业内人士预计我国很快将超越日本,成为世界上生产锂离子二次电池最多的国家。 目前,绝大多数锂离子二次电池还在沿用SONY公司的技术:碳材料作为负极,钴酸锂（LiCoO₂）作为正极。电池的工作电压范围是2.5—4.2V,平台电位3.6V左右。但Co是战备资源,其在地球上的储量极其有限,价格相当昂贵,不可能应用于大功率用电设备,例如电动汽车。尖晶石型LiMn₂O₄是一种嵌锂化合物,在一定的电场作用下,锂离子可在锰、氧所构成的立体骨架中可逆的嵌入和脱嵌,这一过程分别对应着该材料在锂离子电池中的充放电过程。用LiMn₂O₄代替LiCoO₂可以大大降低锂离子电池的生产成本,拓宽锂离子电池的应用范围。 本文采用简单易行的低热固相反应法合成出具有纯尖晶石结构的LiMn₂O₄材料,并对前驱体配合物进行差热—热重（TG—DTA）分析,对产物锰酸锂材料进行了粉末X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、原子发射光谱元素分析（ICP）以及光电子能谱（XPS）等一系列表征,并将该材料组装成我们自行设计的两电极、三电极模拟电池,测试其循环伏安（CV）、室温（25℃）下恒电流充放电性能,获取所合成出来的锰酸锂材料的库仑容量,循环寿命等一些关键数据。 由于LiMn₂O₄材料的放电容量,尤其是高温下的容量衰减较快,试图向该材料中掺入一定量的其它金属离子,如:阳离子Li⁺、Y³⁺、Al³⁺、Cr³⁺等以及阴离