掺铬层状锰酸锂衍生物的制备和表征.pdfVIP

76 中国·长沙 2005年5月 中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会 掺铬层状锰酸锂衍生物的制备与表征木 唐爱东，黄可龙+ (中南大学化学化工学院功能材料化学研究所长沙410083) 1．引言 具有六方层状结构的LiC002作为锂离子电池正极材料已经商品化，为了满足锂离子电池对正 极材料高性能、安全、无污染、低成本的应用要求，选用锰资源丰富的层状锂锰氧替代价格昂贵、 朔及多元掺杂的Li(CoyNixMnl州『)02睁蛔固溶体因结构稳定而显示出优异的电化学性能，引起了科研工 化学性能很差，因此对LiCr02“∞lr3Mnz『3)02固溶体的研究一直未引起足够重视。 从六方层状锂铬锰氧固溶体的合成口。16】来看，LuZ等人[71采用溶胶。凝胶法制备锂铬锰氧前驱 法制备锂铬锰氧前驱物，干乳胶在300℃燃烧后在400℃于空气中焙烧后在850。c删备的层状 V，20 LiMn。Crl如(畦工如．6)，在2．7-4．3mA／g电流密度下最大放电容量为170mAh／g；Guo等人[9】 将碳酸锰、三氧化二铬、碳酸锂为原料经机械球磨后在1000℃高温下予氩气气氛中煅烧获得了六方 层状结构Lia‰3Cr0．1Mn0．6)02小电流密度充放电首次放电比容量为185mAh／g，Wu等人【10】采用燃 具有较好的电化学性能；原料前处理、焙烧温度、环境气氛及固溶体组成对其微观结构与性能影响 较大，六方层状锂锰氧固溶体的合成均在氮气或氩气氛下进行，但据我们对锂镍钴锰氧合成机理的 研究，我们推测在空气气氛下也应该能合成六方层状锂铬锰氧固溶体，本文报道了采用液相法使锰、 铬、锂反应物达到分子、原子级混合，在空气气氛中合成Li(CrxLil／3：础血∞力以)02的初步研究结果， 分析了Li(C10ul『3：怕Mn∞撕)02的结构及U艇(Q山i怕帕MD加伽)02模拟电池的电化学性能。 2．实验方法 将适量的硝酸铬、硝酸锰和硝酸锂按摩尔比溶于一定量的水中混合均匀，边搅拌边加入柠檬酸， 使之形成均匀透明的溶液，加热蒸除部分水后，最终形成凝胶．将凝胶在120℃下烘干，研细后得到前 驱体，将前驱体置于瓷烧舟放入微波马弗炉，以1。C／min)bn热，于950℃恒温10h，冷却得到目标产 物。 D／max 采用Rigaku 2550型X射线衍射仪进行物相分析。工作条件：管压40kV管流150mA，Cu 将制得的正极活性物质、乙炔黑和聚四氟乙烯(PⅡ记)粘结剂按一定质量的比例(85：10：5)充 1国家十五“863”高科技项目(No．2002．AA323100)：教育部高校博士点基金(No．20030533001)。 ● ‘ ’通讯联系人：E-mail：轴鞠蛹豳嘲德鞠酗麟嬲鱼鞠 生!鳖沙 2005年5月 中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会 77 分混合均匀，在容器中80～100℃下干燥24 kPa h消除水分后，涂于不锈钢网上，用油压机在20 的压力下压成厚度均匀的正极膜。以金属锂片为负极，电解液为1mol／L LiPF6的EC：DMC：EMC ／l：l：l(w／w)混合溶液，水分含量小于9．34×1矿g几，游离酸HF含量小于2．55x10r6g几。用自制的电 池模具在惰性气体手套箱(【n皿。AB MBRAUN德国产)内组装模拟电池，手套箱操作系统为高纯触 气氛，水与氧的含量均小于l×10r6 g／L，组装好的模拟电池在室温或高温下进行测试。用电池程控 测试仪(PCBTl38型，武汉力兴生产)检测充放电容量及循环稳定性，采用恒流充恒流放的模式， 充放电电流均为14 V。 mA／g，充放电电压范围为2．5～4．5 3．结果与讨论 3．1晶体结构表征 图1为950℃烧结10 晶完整，其结构与LiC0