【摘 要】
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近年来,随着社会的发展和人们需求的增高,具有高比容量、高能量密度的富锂锰基正极材料成为下一代锂离子电池正极材料的关注热点,但是富锂锰基正极材料目前仍旧存在一些缺陷,比如Mn3+的自发氧化还原反应,电解液对正极材料的侵蚀,充放电过程中结构的相变等。本文采用静电纺丝法制备了无钴富锂锰基Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维,并通过掺杂、包覆等方法对材料进行了改性研究,以抑制材料的相变和副反应,提高
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近年来,随着社会的发展和人们需求的增高,具有高比容量、高能量密度的富锂锰基正极材料成为下一代锂离子电池正极材料的关注热点,但是富锂锰基正极材料目前仍旧存在一些缺陷,比如Mn3+的自发氧化还原反应,电解液对正极材料的侵蚀,充放电过程中结构的相变等。本文采用静电纺丝法制备了无钴富锂锰基Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维,并通过掺杂、包覆等方法对材料进行了改性研究,以抑制材料的相变和副反应,提高材料的电化学性能,通过研究得到如下结果:（1）研究了无钴富锂锰基Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维的静电纺丝制备及电化学性能,探讨了煅烧温度、保温时间等煅烧参数对材料的微结构及电化学性能影响。发现当煅烧温度为850℃,保温时间为8 h时材料的电化学性能最佳,在0.5C下循环100圈容量保持率为78.3%。同时最佳参数下的样品为空心状纳米纤维,纳米纤维直径约180 nm,其一次颗粒直径约为50 nm,其多孔状空心纳米纤维坚结构能够缩短Li+的传输路径,从而有利于材料电化学性能的提高。（2）研究了Al元素掺杂、B元素掺杂无钴富锂锰基Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维的制备及电化学性能。发现替位Mn的Al掺杂并未改变无钴富锂锰基正极材料材料的层状晶体结构和纤维形貌,但Al掺杂能够明显提高材料的循环稳定性,LMNO-A2样品在0.5 C下循环100圈容量保持率可达95.6%,而未掺杂Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维的容量保持率仅为78.3%。少量B元素掺杂未明显改变无钴富锂锰基正极材料材料的层状晶体结构和纤维形貌,然而B掺杂提高了纳米纤维的循环稳定性和倍率性能,在0.5 C下充放电100圈后LMNO-B1样品放电比容量为125.3 m Ah/g,在2 C下比容量仍可保持在71.5 m Ah/g。（3）研究了Al2O3包覆无钴富锂锰基Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维的制备及电化学性能。首先利用静电纺丝法制备出Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维,然后通过浸渍九水硝酸铝溶液和二步煅烧制备出Al2O3包覆Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维（LMNO@A）,发现Al2O3包覆能够明显提高Li1.2Mn0.6Ni0.2O2纳米纤维的电化学性能,LMNO@A材料在0.1 C下放电比容量为225.1 m Ah/g,在0.5 C下为181.1 m Ah/g,连续充放电100圈后放电比容量依旧保持152.9 m Ah/g,保持率为84.9%。
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