层状锰酸锂衍生物的阳离子价态与锂电池的电化学性能研究

摘要

采用溶胶-凝胶法,通过锂盐、镍盐、钴盐与锰盐生成锂镍钴锰氧化合物的前驱体,随后采用高温固相法合成了Li(Mn1/3Co1/3Ni1/3)O2.借助于X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)及充放电测试等现代测试手段研究了材料的晶型结构、离子价态及电化学性能.前驱体经950℃煅烧可获得晶体结构完整、晶胞参数为a=0.2864nm,c=1.4235 nm的六方层状Li(Mn1/3Co1/3Ni1/3)O2化合物;XPS结果表明Li(Mn1/3Co1/3Ni1/3)O2化合物表面上的Mn,Ni和Co分别以Mn4+,Ni2+和Co3+存在;材料的高温放电比容量比室温要高,在55℃下,在2.5～4.6V电压范围内,电流密度为28 mA/g时材料首次放电容量195 mAh/g,循环10次后容量保持在170 mAh/g;循环伏安曲线上3.7 V和4.4 V的氧化还原过程对应于Ni2+/4+和Co3+/4+氧化还原电对的反应.