A1掺杂对尖晶石型LI[MN(AL)]2O4结构的影响.pdf

维普资讯 Vo1．23 高 等 学 校 化 学 学 报 NO．12 2 002年 12月 CHEM ICAL JOURNAL OF CHINESEUNIVERSITIES 2322～ 2324 Al掺杂对尖晶石型Li[Mn(A1)2O4结构的影响 宫 杰 。～，杨景海 。，王春忠 ，魏英进 ，宗 占国。，陈 岗 (1．吉林大学材料科学与工程学院．长春 130023；2．吉林师范大学凝聚态物理研究所．四平 136000； 3．中国科学院长春光学精密机械 与物理研究所．长春 l30021) 摘 要 采 用共沉淀法按 不同 Al掺杂 比例 Ix一 (AI)：n(Mn+AI)=0．0．025．0．050．0．1O0．0．15O． 0．200]制 得 了AI(OH) 和 Mn。O 混 合物 ．将其 与 IiN()按一 定 比例 混 合．在 空气 中于 700 (、烧结得 Ii[Mn(AI)]：()样品．x射线衍射和 Raman光谱结果表明．在 O≤z≤0．20范围内均得到了 相 的尖品石型 样 品．随着 ．r的增加 ．品胞参数减小．品格振动能量增加 ．Mn(AI)一()的结合增强 ．结构稳定性增强 ． 关键词 尖晶百型结构 ；品格振动 ；结合能 中图分类号 06l4 文献标识码 A 文章编号 0251—0790(2002)l2-2322—03 锂离子二次电池 以其高能量存储密度和 良好的循环性能成为储能材料领域的研究热点．目前商业 化 电池的正极材料主要为LiCoO!_l1q]，由于Co的资源匮乏，成本高，且有毒，人们正在研究便宜、无 公害及性能更好的替代材料 州．尖品石型LiMnO 的空间群为 Fd3mEoi,]，由于 Mn的资源丰富、价 格便宜、无公害，其Mn：0 骨架构成了 1个 四面体与八面体共面的三维网络Ⅲ，利于 【一离子扩散 ，被 认为是最具有发展前途的正极材料之一．但 由于其在制备过程 中易生成富氧的或缺氧的非化学量组分 相 ．并且 LiMn：O。的结构不够稳定，在电化学反应过程 中存在Mn溶解的现象_l6 ]，影响了其 电化学 性能．通过掺杂可稳定LiMn?0 的结构．我们制备了Al掺杂比例 0≤ ≤0．200的样品，利用 x射线 衍射和 Raman光谱等测试手段研究了Al掺杂对尖品石型Li[Mn(A1)]：0．。结构的影响． 1 实验部分 1．1 样 品制备 将 MnC17·6H!O和 A1(NO3)3·9H2O按一定物质 的量 比 一72(A1) (Mn+A1)一0，0．025， 0．050，0．1O0．0．150，0．2oo]用去离子水配制成一定浓度的混合溶液，以一定浓度 的NaOH水溶液为 沉淀剂，将其缓慢地滴加到混合溶液 中，同时用磁力搅拌器快速搅拌，生成Mn。0 和A1(OH)。的混合 沉淀．将沉淀物洗涤干燥，并按一定的 (I ： (Mn+A1)比加入到一定浓度 的LiNO。溶液中浸泡，干 燥后充分研磨，在空气中于 700C烧结 24h，得到 Al掺杂的尖品石型 Ii[Mn(A1)]0 样 品． 1．2 仪器及测试条件 D／max—rA型转靶 x射线衍射仪(日本理学)，CuKa，管压 50kV，管流 150mA，扫描范围20= 15。～70。，步 长 0．02。，停 留时间 0．2S．共聚焦 Raman光谱仪 (英 国 Renishaw 公司)，光源 波长 517．4nm．扫描范 围 1OO～1000cm_。，扫描 问隔 4cm_。． 2 结果与讨论 图 1为不同Al掺杂 比例 (一0，0．025，0．050，0．1O0，0．150，0．200)所得样 品的x射线谱 图．由 图1可见，没有Al掺杂(一·0)时，各衍射峰较强较锐，与Ohzuku等 报道 的尖品石型LiMn10。相符， 表 明样 品为单相的尖晶石型 LiMn。0 ．在 0≤ ≤0．200范围内，未观察到新的衍射峰，样 品均表现出 收稿 日期 ：2001—10-19． 基金项 目：敦育部瞎士学科点基金 (批准号：2001O183031)资助． 联系人简介 ：宫 杰 (1964年出生)．男，博士．副教授 ．从事功能材料物理研究