【摘 要】
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本文利用纳米砂磨辅助的高温固相法,设计并合成出一种新型尖晶石Li2Ni0.5Mn1.5O4正极材料。通过控制合成过程中的砂磨时间,固含量,砂磨转速,合成温度等关键因素,得到了合成Li
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本文利用纳米砂磨辅助的高温固相法,设计并合成出一种新型尖晶石Li2Ni0.5Mn1.5O4正极材料。通过控制合成过程中的砂磨时间,固含量,砂磨转速,合成温度等关键因素,得到了合成Li2Ni0.5Mn1.5O4样品的最佳工艺路线。将Li2CO3,MnCO3,NiO等原料按照15%固含量在去离子水中搅拌混合,之后以2500 r/min的转速砂磨处理120 min,前驱体在空气氛围下的最佳煅烧温度为800℃。对Li2Ni0.5Mn1.5O4样品进行一系列性能表征结果显示:锂离子的嵌入并未改变样品晶胞结构,Li2Ni0.5Mn1.5O4仍保持尖晶石结构,Li2Ni0.5Mn1.5O4样品首次充电比容量达到282.2 mAh g-1,和其理论充电比容量282.6 mAh g-1十分接近,首次放电比容量达到260.4 mAh g-1,能量密度高达890 Whkg-1,远远高于其他的商业化正极材料。为了进一步提升Li2Ni0.5Mn1.5O4电化学性能,我们还对其进行了硼硅酸锂改性研究。XRD物相和电化学性能比较表明最佳包覆比例为0.04wt%,TEM观察到非晶硼硅酸锂确实包覆在Li2Ni0.5Mn1.5O4样品表面。对包覆前后Li2Ni0.5Mn1.5O4样品在多次循环后的隔膜进行XPS分析,发现硼硅酸锂的包覆能有效抑制过渡金属在高压电解液中的溶解。0.04%硼硅酸锂包覆的Li2Ni0.5Mn1.5O4样品,在0.05C下,100次充放循环后容量保持率从未包覆的68%提升到83%,在0.1C,0.2C,0.5C,1C不同倍率下放电比容量也有非常大的提升。上述结果表明硼硅酸锂的包覆能有效提升Li2Ni0.5Mn1.5O4样品循环性能和倍率性能,使得该材料具备更高的应用潜力。
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