Li-Mn-O体系锂离子电池正极材料的合成及结构研究

摘要

本文在分析当前锂离子电池的研究现状及各体系正极材料发展潜力的基础上，确定Li-Mn-O体系锂离子电池正极材料为研究对象，以尖晶石结构LiMn_2O_4正极材料为研究重点。针对LiMn_2O_4正极材料在电化学循环过程中发生Jahn-Teller畸变和Mn在电解液中溶解这两个导致容量衰减和循环性能劣化的关键问题，分别采用阴阳离子复合掺杂和尖晶石晶粒表面包裹两种措施，对尖晶石结构LiMn_2O_4正极材料进行了改性研究。在阴阳离子复合掺杂研究中，研究了阴离子(F~-和S~(2-))掺杂及阴阳离子复合掺杂(F-Co复合、S-Co复合)对尖晶石LiMn_2O_4正极材料结构和电化学性能的影响。研究结果表明：F掺杂能够增加材料中Mn~(3+)的含量，提高了正极材料的初始容量，但使材料的循环性能变差；F-Co复合掺杂综合了F掺杂可以提高材料初始容量和Co掺杂抑制Jahn-Teller畸变的两方面优势，使尖晶石结构的锂锰氧化物正极材料既保持了较高的容量又获得了良好的循环性能。单独S掺杂消除了尖晶石在3V电压区Jahn-Teller畸变，3V电压区的容量，在前20次循环中不但没有降低反而逐步增加，到一定值后趋于稳定。

目录

第一章 绪论

第二章 阴阳离子复合掺杂LiMn_2O_4尖晶石的结构与性能

第三章 尖晶石结构LiMn_2O_4正极材料的表面改性研究

第四章 在毫米波场中合成尖晶石LiMn_2O_4正极材料

第五章 斜方LiMnO_2正极材料研究

第六章 层状LiMnO_2正极材料的研究

第七章 结论与展望

博士论文期间发表的论文和即将发表的论文

致谢