溶胶凝胶法掺杂Al对尖晶石LiMn2O4结构的影响

摘要

锂锰氧化物作为锂离子二次电池的正极材料之一,最大的缺点是容量和循环性能衰减严重.许多研究表明,由于Mn3+的歧化而产生的Jahn-Telle效应是引起容量衰减的原因之一.因此,减少Mn3+的含量,提高锰离子的平均价态可以抑制Jahn-Teller效应.通过用低价态的金属离子(如Li+及Co3+,Cr3+等过渡金属离子)来部分取代晶格中的Mn3+等办法来修饰尖晶石结构,可改变其放电曲线,稳定其循环性能.已有大量的研究工作[1,2,3]从稳定尖晶石结构方面入手改善其电化学性能,大致有体相掺杂和表相掺杂.本文研究了用体相掺杂掺入与Mn3+离子大小相近的A13+离子,并用XRD、SEM、TEM对其结构进行表征.实验所用LiMn2O4和LiAlxMn2-xO4均用溶胶--凝胶法制得.用柠檬酸作为螯和物的载体,合成LiMn2O4和LiAlxMn2-xO4,溶胶凝胶法不仅可以降低合成温度、缩短反应时间以得到纯度高的相结构.同时,化学计量关系得到很好的控制:粒子大小在纳米级范围内;粒径分布窄;比表面积大等特点.