６ 应用能源技术 ２０１５年第ｌ期（总第２０５期） ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—３２３０．２０１５．０１．００２ ＺｎＯ包覆锂电池阴极材料ＬｉＭｎ２ Ｏ４性能研究 史晋宜。刘东明 （吉林化工学院应用化学系，吉林吉林１３２０２２） 摘要：文中研究通过溶剂凝胶法合成锂电池阴极材料锰酸锂（ＬｉＭｎ Ｏ ），并使用ＺｎＯ对 其表面进行包覆改性。通过ｘ射线衍射（ＸＲＤ），扫描电镜（ＳＥＭ），充放电循环测试等手段对得 到的产品进行物理化学性能测试。研究结果表明，改性后的材料的循环性能较改性前相比有较 大的提高，这主要是由于表明包覆物质减少了活性材料与电解液的接触面积，抑制了锰离子的 溶剂，在充放电过程中稳定了ＬｉＭｎ Ｏ 结构。 关键词：锰酸锂；包覆；尖晶石；锂电池 中图分类号：ＴＭ９１２．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—３２３０（２０１５）０１—０００６—０３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＬｉＭｎ２ ０４ Ｃｏａｔｅｄ ｂｙ ＺｎＯ ｆｏｒ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ Ｌｉｔｈｉｕｍ＿ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ ＳＨＩ Ｊｉｎ—ｙｉ，ＬＩＵ Ｄｏｎｇ～ｍｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｊｉｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｊｉｌｉｎ １３２０２２，Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＬｉＭｎ２ Ｏ４ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｙ ＺｎＯ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｓｏｌ—ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＬｉＭｎ２ ０４ ａｎｄ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ （ＸＲＤ），ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）ａｎｄ ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｅｓｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｏｄｉｉｆｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒｅｖｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｓｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｔｈｕｓ—ｆｏｒｍｅｄ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ＬｉＭｎ，０ｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｎ ｉｏｎ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅ—ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｔｈｉｕｍ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ；Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｉｃａｔｉｏｎ；Ｓｐｉｆｎｅｌ；Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ０ 引 言 锰酸锂（ＬｉＭｎ Ｏ ）作为锂离子电池正极材 质，可以大大提高ＬｉＭｎ Ｏ 的循环性能和抑制容 量衰减 一 。 料，具有良好的循环性能、较高的容量、高而单一 的放电平台。因此，近年来成为电池领域研究的 实验是通过ＺｎＯ表面包覆的方法对ＬｉＭｎ Ｏ 进行改性，并运用ＸＲＤ衍射、扫描电镜（ＳＥＭ）测 热点¨ 。但是ＬｉＭｎ Ｏ 在高温下循环寿命差，容 量衰减严重，使其商业化受到。研究发现，对 试和电化学性能测试等方法对影响其形貌和性能 的因素进行研究。 ＬｉＭｎ：Ｏ 进行表面改性，通过包覆电化学惰性物 １ 实验部分 收稿日期：２０１４—１１—１２ 修订日期：２０１４—１２—１７ 作者简介：史晋宜（１９７４一），吉林省吉林市人，副教授，博 按照一定比例将氢氧化锂、乙酸锰和柠檬酸 溶于去离子水中，８０ ｑＣ磁力搅拌下滴加氨水，蒯 士，主要从事电极材料的研究与开发。 ８ 应用能源技术 ２０１５年第１期（总第２０５期） 持率较高。可以看出未包覆的ＬｉＭｎ。０ 初始放电 比容量最高为１５０ ｍＡｈ／ｇ ，而３ｗｔ％和５ｗｔ％ＺｎＯ 包覆的ＬｉＭｎ ０ 的初始放电容量分别为１３８ ｍＡｈ／ｇ 和１０３ ｍＡｈ／ｇ 。而循环４０次以后未包覆 的和包覆３ｗｔ％和５ｗｔ％的ＬｉＭｎ ０ 的放电比容 量分别为４２、５５和９０ ｍＡｈ／ｇ 。保持率分别为 ２８％、３９．９％、８７．４％。可见百分之五的ＺｎＯ包 覆效果最好。产生这种差异的主要原因是，包覆 的ＺｎＯ在活性材料颗粒表面形成了一层惰性物 质保护层，这样就可以有效的减少活性物质与电 解液的接触面积，从而在一定程度上抑制锰离子 的溶解，稳定了结构，因而提高了其电化学性能。 Ｈ ∞ ● 《 宣 姗 仲 丑】 图３包覆前后电极材料充放电循环曲线 ３ 结束语 通过溶剂凝胶法可以合成尖晶石结构的 ＬｉＭｎ ０ 材料，Ｚｎ离子并未改变活性材料 ＬｉＭｎ Ｏ 的晶体结构，表面包覆物质的加入可以 有效减少锰离子的溶解和电解液在电极上的分 解，改善电极与电解液之间的界面性能，提高电极 材料的结构稳定性，从而提高了尖晶石ＬｉＭｎ：０ 的电化学性能。 参考文献 ［１］ 其鲁．电动汽车锂离子二次电池［Ｍ］．哈尔滨：科 学出版社，２００９：６８． ［２］ 徐融冰．铿电池ＬｉＭｎ ０ 材料制备及其抑制Ｊａｈｎ —Ｔｅｌｌｅｒ效应的改性研究［Ｄ］．合肥：合肥工业大 学，２００６． ［３］Ｄｅｎｇ Ｂ，Ｎａｋａｍｕｒａ Ｈ，Ｙｏｓｈｉｏ Ｍ．Ｃａｐａｃｉｔｙ ｆａｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｏｘｙｇｅｎ ｌｏｓｓ ｆｏｒ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｐｉｎｅｌｓ ｕｐｏｎ ｃｙｃｌｉｎｇ ａｔ ｅｌｅ— ｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ， ２００８，１８０：８６４—８６８．
