【摘 要】
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尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)材料以其高能量密度、三维锂离子扩散通道、成本低廉等优点成为最有前途的动力锂离子电池正极材料之一。然而高工作电压下电极/电解液之间严重的界面副反应以及晶体结构的不稳定性使其容量衰减迅速。本文从形貌调控入手,通过共沉淀与水热相结合的方法制备碳酸盐前驱体,经预烧、混锂、高温煅烧制得LiNi0.5Mn1.5O4材料。通过在共沉淀过程中加入表面活性剂来调控前驱体
【基金项目】
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国家自然科学基金（51802074）；
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尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)材料以其高能量密度、三维锂离子扩散通道、成本低廉等优点成为最有前途的动力锂离子电池正极材料之一。然而高工作电压下电极/电解液之间严重的界面副反应以及晶体结构的不稳定性使其容量衰减迅速。本文从形貌调控入手,通过共沉淀与水热相结合的方法制备碳酸盐前驱体,经预烧、混锂、高温煅烧制得LiNi0.5Mn1.5O4材料。通过在共沉淀过程中加入表面活性剂来调控前驱体的形貌,进而调控LiNi0.5Mn1.5O4的形貌,分别研究了不同类型表面活性剂（阳离子型CTAB、阴离子型SDBS、非离子型PVP）以及PVP分子量（平均分子量分别为10000、58000、1300000）对LiNi0.5Mn1.5O4材料晶体结构、形貌、电化学性能的影响。研究了不同类型表面活性剂（阳离子型CTAB、阴离子型SDBS、非离子型PVP）对LiNi0.5Mn1.5O4材料晶体结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:表面活性剂的加入提高了LiNi0.5Mn1.5O4材料的结晶程度。添加表面活性剂的样品均为二次微球结构,但不同类型表面活性剂对颗粒形貌影响较大。其中,LNMO-CTAB样品的一次颗粒粒径最小,二次颗粒分布最均匀;LNMO-SDBS和LNMO-PVPM样品一次颗粒粒径较大、二次颗粒分布不均匀。因此,LNMO-CTAB样品表现出更优的倍率性能,10 C放电比容量可达131.7 m Ah g-1;而LNMO-SDBS和LNMO-PVPM样品表现出较好的循环性能,1 C循环200次后的容量保持率分别为90.8%和90.7%。研究了PVP分子量（平均分子量分别为10000、58000、1300000）对LiNi0.5Mn1.5O4材料晶体结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明:PVP的加入可有效提高LiNi0.5Mn1.5O4材料的结晶程度和Ni/Mn排列无序程度。随着PVP分子量的增大,样品一次颗粒形状发生改变,粒径减小,二次颗粒分布更均匀。其中,添加PVP分子量10000的样品表现出最佳的电化学性能,10 C放电比容量为127.5 m Ah g-1,1 C循环200次后的容量保持率为92.4%。由此可见,表面活性剂的加入可通过调控LiNi0.5Mn1.5O4材料的晶体结构与形貌来改善其电化学性能。
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