锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、环境污染小等优势,逐步取代了一些传统的化学电源。锰具有资源丰富和环境友好等特点,正极材料LiMn₂O₄研究成为锂离子电池研究的重点。针对LiMn₂O₄材料存在着容量衰减等缺陷,本文选用过渡和稀土金属化合物为添加物,开展LiMn₂O₄材料制备、掺杂和性能研究。 在大量的实验基础上,结合掺杂化合物的性质,选择材料制备的温度和工艺条件;采用高温固相法合成了LiMn₂O₄和掺杂尖晶石材料;采用XRD、SEM、CV和EIS方法对所得材料进行了表征和性能测试。 铬掺杂材料的EIS测试表明,LiMn_2-xCr_xO₄电极体系的总电阻比LiMn₂O₄体系的小;掺Cr使锂离子的嵌-脱会变得更加容易,提高了材料的电化学性能。 钴掺杂材料的CV测试表明,扫描速度对LiMn_2-xCo_xO₄材料的循环伏安曲线有明显影响;对LiMn_2-xCo_xO₄多次重复循环测试表明,掺Co增加了反应的可逆性。 稀土掺杂结果表明,La的掺杂量对材料结构和循环伏安曲线有明显影响;反应温度和Nd的掺杂量对材料结构有影响;不同电势下材料的掺Nd材料的交流阻抗图谱表明,随着电势的升高,体系的电阻减小。 掺杂离子稳定了材料的结构,有利于材料的性能的稳定和提高。结合电极等效电路,文中对电极过程也作了分析和探讨。