锂离子电池正极材料LiCoMnO4制备及其电化学性能研究

摘要

尖晶石结构的LiCoMnO4由于含有Li离子和价态可变的Co离子、Mn离子,可以作为锂离子电池的正极,在输出电压为5.3 V左右时具有高能量密度优势.但其合成过程中产生的Li2MnO3非活性杂质,会影响其充放电容量.采用正交试验研究方法,讨论了锂过量程度、原料球磨粒径、成型压力、烧结温度4个因素对LiCoMnO4相纯度的影响.通过研究得到优化的材料合成方案,并对其样品进行了电化学性能测试分析.对比实验结果显示,LiCoMnO4优化方案中的样品17#,其电池首次放电容量为99.7 mAh·g-1,首圈库伦效率达到93.3%;而样品1#首次放电容量为94.6 mAh·g-1,首圈库伦效率为94.2%.优化工艺对容量保持率有很大影响,循环100圈后,17#样品容量保持率为79.4%,而1#样品容量保持率为41.6%.对于倍率特性,优化后的17#样品在5 C充放电条件下还具有67.2 mAh·g-1的比容量.上述结果显示,优化的材料合成方案提高了LiCoMnO4材料的电化学性能;此类材料有望成为新一代锂离子电池高电位正极材料.