铝掺杂锰酸锂正极材料制备及第一性原理研究

摘要

采用固相法制备出高纯度纳米LiAl0.25 Mn1.75O4并用此制备成半电池,对其进行充放电循环测试和阻抗测试,并与原始LiMn2 O4的测试结果相比较.另采用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了掺铝锰酸锂LiAl0.25Mn1.75O4的能带结构、态密度和原子布居,实验与计算分析结果表明LiAl0.25Mn1.75 O4在室温下0.01C放电时首次放电容量为124.8 mAb./h,室温0.2C下50个循环周期后放电比容量保持率可达到83.6％;LiAl0.25 Mn1.75O4的能带带隙为0.21 eV,分态密度中Al-s轨道与O-s轨道在-20 eV左右的明显杂化,均表明LiAl0.25 Mn1,75 O4材料具有高导电率、高结构稳定性、高比容量保持率,这为推动锂离子电池锰酸锂正极材料的发展提供理论依据.