锂离子电池LiLa0.02Mn1.98O4正极材料的合成及电化学性能

摘要

采用液相无焰燃烧法制备单晶多面体LiLa0.02Mn1.98O4材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能.结果表明:掺杂La3+没有改变LiMn2O4的尖晶石结构.在25°C、1C和5C倍率条件下,LiLa0.02Mn1.98O4初始放电比容量分别为112.7和94.5mA?h/g,循环500次后,LiLa0.02Mn1.98O4的容量保持率为64.42％和81.45％,而LiMn2O4样品的容量保持率分别为53.69％和56.9％;特别是在10C高倍率下,LiMn2O4样品的初始放电比容量仅有44.7 mA?h/g,同样条件下,LiLa0.02Mn1.98O4首次放电比容量达73.5 mA?h/g,循环500次后,容量保持率为81.09％.CV和EIS测试发现,掺杂后的材料有较好的循环可逆性,较大的锂离子扩散系数1.04×10-16 cm2/s,对循环2000次后的极片进行分析,材料的晶体结构和颗粒形貌基本没有变化,适量的La掺杂能够稳定材料的晶体结构,有效抑制Jahn-Teller,提高材料的循环性能.