【摘 要】
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锂离子电池因具有能量密度高、自放电小、工作电压高、使用寿命长等优点而广泛应用于便携式电子产品、新能源电动汽车以及储能设备等领域。立方尖晶石锰酸锂（Li Mn2O4）作为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一,具有工作电压高、环境友好、成本低、资源丰富、安全性能好等特点。然而,由于Li Mn2O4正极材料循环性能较差,容量衰减较快,限制了它的市场应用范围。本文利用高温固相烧结法,通过改变烧结温度和保温
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锂离子电池因具有能量密度高、自放电小、工作电压高、使用寿命长等优点而广泛应用于便携式电子产品、新能源电动汽车以及储能设备等领域。立方尖晶石锰酸锂（Li Mn2O4）作为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一,具有工作电压高、环境友好、成本低、资源丰富、安全性能好等特点。然而,由于Li Mn2O4正极材料循环性能较差,容量衰减较快,限制了它的市场应用范围。本文利用高温固相烧结法,通过改变烧结温度和保温时间制备了Li Mn2O4正极材料,并采用掺杂和包覆手段进行改性研究以达到改善电化学性能的目的。具体内容如下:（1）以Mn3O4和LiOH为原料,研究了不同烧结温度（700℃、800℃、900℃）对Li Mn2O4正极材料组织结构及电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度为800℃时,样品具有良好的结晶度和截断八面体形貌,综合电化学性能优于其他烧结温度下的样品,在0.2C下具有最高的首次放电比容量(128.7 m Ah g-1)和库伦效率（92.86%）。（2）在烧结温度800℃下,研究了不同保温时间（6 h、8 h、10 h、12 h）对Li Mn2O4正极材料组织结构及电化学性能的影响。研究表明,在不同保温时间下制备的样品结晶度良好,没有发现其他杂相,保温10 h的样品具有高达133.1 m Ah g-1的放电比容量和94.80%的库伦效率,循环性能和倍率性能优异,CV曲线的对称性更好,反应可逆性程度更高。（3）以Mg为掺杂元素,研究了不同掺杂量（x=0,0.01,0.03,0.05）对Li Mg（x）Mn（2-x）O4正极材料组织结构及电化学性能的影响。研究表明,Mg2+掺杂没有改变样品固有的立方尖晶石结构,当Mg2+掺杂量为0.03时,Li Mg0.03Mn1.97O4样品在0.2 C下具有较高的放电比容量和最高的首次库伦效率,0.5C循环100圈后容量保持率高达92.62%,在5C高倍率下仍具有119.3 m Ah g-1的放电比容量。（4）以银纳米颗粒（Ag NPs）为包覆物,研究了不同包覆比例（0wt%、3wt%、5wt%、8wt%、10wt%）对Li Mn2O4正极材料结构形貌及电化学性能的影响。研究发现,Ag NPs涂层不仅改善了氧化还原反应的可逆性,降低了极化程度,而且还起到导电桥梁的作用,有效促进了表面反应的电荷转移。当包覆量为8wt%时,样品具有优异的电化学性能,在0.5C和1C下分别循环500次和100次后的放电比容量为118.4m Ah g-1和120.5m Ah g-1,容量保持率分别为90.2%和95.4%。
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