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尖晶石型锂锰氧化物的制备及性能研究

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毕业论文范文题目：尖晶石型锂锰氧化物的制备及性能研究，论文范文关键词：尖晶石型锂锰氧化物的制备及性能研究
尖晶石型锂锰氧化物的制备及性能研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：本文综述了锂离子电池正极材料的发展,分析国内外关于尖晶石LiMn_2O_4研究现状,针对尖晶石LiMn_2O_4材料均匀性不好、物相复杂、结构不稳定和电化学性能差等缺陷,研究了尖晶石型LiMn_2O_4材料的制备、性能与改性,得到了物理性能好、电化学性能优良、循环寿命长的LiMn_2O_4材料。以电解锰粉为原料,采取两段高温氧化的方法制备锰氧化物,考查了氧化温度、氧化时间和升温速率对产物物化性能的影响。研究表明:一段高温氧化的材料性能差,两段高温氧化的材料性能好。升高温度,锰氧化物中氧含量增大,一次颗粒增大,微观形貌改善,延长保温时间,有利于颗粒长大。确定了高密度锰氧化物的热处理制度:从室温以2℃/min的速（本文此处忽略..）率升温至700℃,保温9h,自然降温,球磨至中位径D_(50)≈3.0μm,过筛,随后再以2℃/min的速率升温至1050℃进行第二次氧化,保温7h,随后自然降温,球磨至D_(50)≈4.0μm,过筛,筛下物即为锰氧化物。该氧化物为Mn_3O_4和Mn_2O_3混合物,D_(50)≈4.0μm时粉体的振实密度为2.70g·cm~(-3)。以自制高密度锰氧化物为前驱体,以Li_2CO_3为锂源,采用机械活化和固相烧结相结合的方法制备了尖晶石LiMn_2O_4。TG-DSC分析表明:混合物在500℃放热并发生明显失重,即开始形成尖晶石LiMn_2O_4,930℃吸热发生尖晶石相向四方相转变。XRD和SEM分析表明:650℃以下的烧结产物含有杂相Mn_2O_3,650～900℃的烧结产物为纯立方尖晶石LiMn_2O_4,（本文此处忽略..）烧结温度升高,颗粒尺寸增大,点阵参数a增大。烧结温度对颗粒形貌有显著影响,650℃以下微观颗粒形貌较差,随着烧结温度的升高,八面体型一次颗粒形貌明显,850～900℃的合成产物颗粒表面出现少量的细碎颗粒。随着烧结温度升高,首次放电比容量先增大后减少,750℃首次放电比容量最高,延长烧结时间在一定程度上可以提高首次放电比容量。配锂量对首次放电比容量和循环性能有明显影响,缺锂锂锰氧化物首次放电比容量较低,电化学循环性能较差,富锂锂锰氧化物首次放电比容量也较低,但电化学循环性能良好,其中Li_(1.015)Mn_2O_4首次放电比容量最高,为111.25mAh·g~(-1)(0.1C,4.2V,vs.C),循环30周期容量保持率为95.03%。分别以Co_3O_4、NiO、TiO_（略..）2、ZrO_2为掺杂体,制备了掺杂锂锰氧化物Li_(1.015)Mn_(2-x)M_xO_4(M=Co、Ni、Ti、Zr)。考查了掺杂离子、掺杂量对锂锰氧化物结构、微观形貌和电化学性能的影响,结果表明:除Li_(1.015)Mn_(1.9)Zr_(0.1)O_4外,Li_(1.015)Mn_(2-x)M_xO_4(M=Co、Ni、Ti;x≤0.1)均具有尖晶石结构,掺杂改善了锂锰氧化物体系中阳离子的排序。随着掺杂量的增大,首次放电比容量降低,电化学循环稳定性增强,掺杂量x≤0.01时,首次放电比容量未明显降低,掺杂量x≥0.1时,首次放电比容量明显降低。掺杂改善了微观形貌,细化了晶体颗粒,但在一定程度上降低了材料的振实密度。采用交流阻抗技术对尖晶石型LiMn_2O_4脱/嵌锂过程进行了研究（此处忽略..）,结果表明交换电流密度和Li~+离子扩散系数均与嵌锂电位有关,并且在4.0V附近出现最大值,交换电流密度和Li~+离子扩散系数分别为93.5mA·g~(-1)、0.66×10~(-12)cm~2·s~(-1)。掺杂对交换电流密度和Li~+离子扩散系数有影响。

以上为本篇毕业论文范文尖晶石型锂锰氧化物的制备及性能研究的介绍部分。

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