最新的研究动态

北京大学学报(自然科学版),第42卷,增刊,2006年12月

ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis,Vol.42,SpecialIssue(Dec.2006)

正极材料镍锰酸锂LiNixMn1-xO2(0<x<1)

的合成与电化学性质的研究

何　平　杨立红　谢燕婷　冯华君　代克化　其　鲁

(北京大学化学与分子工程学院,应用化学系,新能源材料与技术实验,北京,100871;

1)

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通讯作者,E2mail:qilu@http://)

摘　要　在高温下合成了球型的锂离子二次电池正极材料镍锰酸锂(LiNixMn1-xO2,0<x<1)。作为反应物质的球型镍锰碳酸盐是采用均相沉淀法合成。文章讨论了不同的镍、锰含量对产物形貌、结构和电化学性能的影响。所生成的镍锰酸锂LiNixMn1-xO2颗粒由一级晶粒构成,具有较大的比表面积,经过X,在006和

102以及008和110分峰明显,为典型的层状盐结构。根据实验结果,n(Ni)Πn(Mn)应温度,x=015时,合成温度为1000℃时,其放电比容量为153g,关键词　镍锰酸锂;正极材料;球型;电化学性质中图分类号　P53912

StudyonPerformanceofLiNixMn1-xO2

MaterialforLithium2IonCell

HEPing　YANGLihong　XIEYanting　FENGHuajun　DAIKehua　Qilu

PekingUniversity,Beijing,100871;

1)

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(NewEnergyMaterialsandTechnologyLaboratory,DepartmentofAppliedChemistry,CollegeofChemistryandMolecularEngineering,

CorrespondingAuthor,E2mail:qilu@http://)

Abstract　SphericalLiNixMn1-xO2(0<x<1)withhightap2densitywassynthesizedfromsphericalcompositecarbonateviaasimpleuniform2phaseprecipitationmethod.Theeffectsofdifferentcontentsofnickelandmanganeseinsamplesonmorphology,structureandelectrochemicalperformancewerediscussed.Thesampleswerecomposedbyprimaryparticlesandfeaturedcomparativelylargespecificsurfacearea.AsconfirmedbyX2raydiffraction,thesampleshadwell2orderedlayer2structurewithsharppeakon0062012and0082110.ExperimentalresultsdemonstratethatthespecificcapacityofLiNixMn1-xO2(x=015)is153mAhΠgwithgoodcyclingperformance.

Keywords　lithiumnickelmanganeseoxide;cathode;sphericity;electrochemicalperformance

0　引　言

　　由于锂离子二次电池具有高容量和高电压等特

点,锂离子二次电池的应用受到极大的关注,关于锂离子二次电池的正极材料的研究也越来越多。层状的LiMnO2首次放电容量约是钴酸锂2倍,但在反复充放电过程中不可逆容量大,该材料仍然难以被应用。考虑到Ni的掺杂会减弱LiMnO2在充放电过程

　　收稿日期:2006209218;修回日期:2006209222

中向尖晶石LiMn2O4的转化,维持其层状结构,因此本文选择不同的镍锰比例研究其对材料物理化学性能的影响

[1—5]

。

1　实　验

1.1　制　备

[6]

采用均相沉淀法将硫酸锰(北京试剂厂)和硫酸镍(北京试剂厂)按照不同比例混合后溶解在水

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最新的研究动态

　增　刊

何　平等:正极材料镍锰酸锂LiNixMn1-xO2(0<x<1)的合成与电化学性质的研究　

中,配制成总浓度115molΠL的溶液,碳酸氢铵(北京试剂厂)配成2molΠL的溶液。在圆底烧瓶中先加入1L纯水,强烈搅拌并加热到80℃,将配制好的硫酸镍与硫酸锰的混合溶液和碳酸氢铵溶液同时使用恒流泵加入到烧瓶中。利用pH计,温控仪,恒流泵等仪器和设备控制反应液的pH值,温度,加料速度,搅拌转速等工艺因素,高速搅拌后真空抽滤,用去离子水多次洗涤后120℃烘干,得到棕黄色的粉末———球形的镍锰碳酸盐。改变初始溶液中硫酸锰和

[6]

硫酸镍的比例,得到一系列的正极材料的前驱物。

反应方程式为:

(1-x)MnSO4+xNiSO4+2NH4HCO3→

NixMn1-xCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2

Ni0150Mn0150CO3、Ni0143Mn0157CO3、Ni0135Mn0166CO3和Ni0120Mn0180CO3不同配比的前驱物,见表1,元素组成

由电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP2AES)确定。

表1　前驱物中元素的组成成分

Table1　Thecontentsofelementsintheprecursors前驱物前驱物分子式正极材料分子式

P1P2P3P4P5P6P7

Ni0181Mn0119CO3Ni0175Mn0125CO3Ni0166Mn0134CO3Ni0150Mn0150CO3Ni0143Mn0157CO3Ni0135Mn0165CO3Ni0120Mn0180CO3

t合成Π℃

LiNi0181Mn0119O2850,900,950,1000LiNi0.75Mn0125O2850,900,950,1000LiNi0166Mn0134O2850,900,950,1000LiNi0150Mn0150O2850,900,950,1000LiNi0143Mn0157O2850,900,950,1000LiNi0135Mn0165O850,900,950,1000LiNi01200802850,900,950,1000

　　在500℃的马弗炉中放入合成好的碳酸锰镍,

加热5h后,颗粒全部变成黑色,形成锰镍的氧化物。将锂盐和镍锰氧化物混合,在600℃煅烧12h,取出冷却到室温,研磨并过筛。然后在800～1000温度继续煅烧12h,,终产品。

(XRD)的,,为不同原料(P12P7)℃下的X射线粉末衍射图谱(。其他的合成温度下有类似的结果。

1.2　

用精度为0g的电子天平称取0105g的材料溶解于1∶1,加热至完全溶解,用100mL的容量瓶定容。使用电感耦合等离子体发射光谱(ICP2AES,Optima4300DV,PELtd)分析各元素的成分。

在粉末X射线衍射仪(XRD,MultFlex,Rigacu,Japan)上用铜靶分析材料的晶型结构,电流强度为30mA,电压50kV。

产品的形貌使用扫描电子显微镜(SEM,JSM25600LV,JEOL,Japan)分析,操作电压15kV。

将由金属复合氧化物与锂盐反应得到的正极材料首先在120℃烘干,然后与6%(质量百分比,下同)的超级碳黑,6%的PVDF混合,加入NMP(N甲基吡络烷酮)高速搅拌。之后将正极浆液均匀涂在铝箔上,100℃真空烘箱加热24h。取出后在水和氧

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气含量都小于10的手套箱中裁成直径18mm的圆片,与金属锂加上隔膜以及EC∶DEC∶DMC=1∶1∶1的饱和LiPF6配置 …… 此处隐藏：5764字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……