【摘 要】
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LiNi0.5Mn1.5O4正极材料具有较高的放电理论比容量(～146.7 m Ah g-1),高的工作电压平台且不含钴,另外,具有三维的锂离子扩散通道等优势。但是,该材料自身仍存在易于电解液发生副反应,Mn的溶解等问题,造成了容量的衰减。所以,本论文在浆料合浆工艺研究基础上对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行掺杂改性研究,实验结果表明达到了LiNi0.5Mn1.5O4材料的循环和倍率性能提
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LiNi0.5Mn1.5O4正极材料具有较高的放电理论比容量(～146.7 m Ah g-1),高的工作电压平台且不含钴,另外,具有三维的锂离子扩散通道等优势。但是,该材料自身仍存在易于电解液发生副反应,Mn的溶解等问题,造成了容量的衰减。所以,本论文在浆料合浆工艺研究基础上对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行掺杂改性研究,实验结果表明达到了LiNi0.5Mn1.5O4材料的循环和倍率性能提升目的。主要研究内容和结果如下:（1）本论文对比研究了自动搅拌和人工研磨两种不同合浆工艺制备镍锰酸锂浆料的性能,研究结果表明,对比于人工搅拌合浆工艺,自动搅拌合浆工艺所制备的纽扣电池于室温下的循环性能及倍率特性更加优异。自动搅拌合浆工艺制备的扣式电池在1 C下循环100次后的放电比容量为106.608 m Ah g-1,容量保持率为93.5%,在5 C下的放电比容量为72.074 m Ah g-1。进一步考察了以柠檬酸为辅助路线制备的Y3+掺杂改性LiNi0.5Mn1.5O4正极材料结构与性能,并获得了最佳的Y3+掺杂量。（2）分别制备了Mg2+和Y3+共掺杂改性LiNi0.5Mn1.5O4材料和Zn2+和Y3+共掺杂改性LiNi0.5Mn1.5O4材料,并依次探究对Mg2+和Y3+,Zn2+和Y3+双阳离子共掺杂改性对材料的形貌、结构和电化学性能的影响。电化学测试结果表明,0.01 Mg Y和0.03 Zn Y样品具有最佳的电化学性能,0.01 Mg Y样品在室温和1 C下循环100次后放电比容量为131 m Ah g-1,容量保持率为98.48%,5 C下的放电比容量为118m Ah g-1;0.03 Zn Y样品于室温和1 C下循环200次后放电比容量为134.529 m Ah g-1,容量保持率为94.7%,5 C下的放电比容量为117.065 m Ah g-1,特别地,在55℃下循环120次后的放电比容量为94.004 m Ah g-1。（3）同样地,制备了YF阴阳离子共掺杂的LiNi0.49Mn1.49Y0.02O4-xFx（x=0.02,0.04,0.06）正极材料,探究了Y3+和F-离子对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的影响机理。电化学测试结果表明:在室温和1 C下循环200次,0.06 YF样品具有最高的放电比容量(136.044 m Ah g-1)和容量保持率（96.8%）,远优于未改性样品的循环性能,说明YF共掺杂是一种有效的提升材料循环稳定性和容量的改性策略。
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