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□ 宋 力 陈 强 刘浩文 张克立

  (1.信阳师范学院化学化工学院,河南信阳464000;2.武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072)
  摘要:用流变相反应法以乙酸锂、乙酸锰、柠檬酸为原料合成正极材料Li0.98Mn2O4,探讨了合成条件;经x.射线衍射表征,热重法(TG)和差热分析(DTA)以及电化学性能测试表明:Li0.98Mn2O4结晶性能很好,为尖晶石结构,其首次放电比容量高达130 mAh/g,具有较好的循环性,40次循环后还能保持初始容量的88%以上。
  关键词:流变相反应法;Li0.98Mn2O4;正极材料;尖晶石
  中图分类号:0614.4;0612 文献标识码:A
  文章编号:0367-6358(2007)02-071.04
  尖晶石LiMn2O4作为锂离子二次电池主要正极材料之一,在国内外引起人们的广泛关注,目前被公认为最具有工业化前景的锂离子二次电池正极材料。最早实现商品化的锂离子二次电池的正极材料是LiCoO2,它在充放电时以石墨为负极以LiCoO2为正极,但是由于钴资源的缺乏,价格昂贵,对环境的污染严重,这就迫切要求寻找一种能替代LiCoO2的正极材料。
  LiMn2O4锰资源丰富,价格仅为钴的四十分之一,且是一种环境友好材料,并且合成较为简便,它使用温度宽,电池电压高,体积和质量比能量高,具有优良的循环特性;但是LiMn2O4电池经多次循环,容量的衰减是一个首要问题,阻碍了其作为锂离子电池正极材料的广泛应用。大多数研究工作趋向于在尖晶石LiMn2O4中添加其它杂质离子,以减缓容量的衰减。虽然这可改善其循环特性,但却会引起起始容量的降低,优化正极材料的主要目标是降低正极材料的溶解性,尽可能降低Jahn-Teller效应。
  近几年来,多种化学合成法如高分子网络.微波法、液相法、熔盐浸渍法等合成尖晶石,都能在不同程度上改善容量损失。本文采用软化学方法之一的流变相反应法,将固体反应物以摩尔比分散在适量溶剂中,形成固-液粘稠状流变态混合体,经反应后得到先驱物,再经过煅烧得到产物Li0.98Mn2O4。反应中固体微粒和液体物质是混合均一的流变体,固体微粒的表面能有效利用,热交换良好,具有均相,结晶度高,粒度均匀,颗粒非常细,比表面高等优点,并具有良好的电化学性能。本文合成了正极材料Li0.98Mn2O4,并对其最优合成条件,产物结构及电化学性能进行了研究。 ......
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摘自:化学世界
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