锂电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2制备及结构表征

锂离子电池是一种新型能源,它以其无污染,可以降低炭排放量等优势,开始作为一些传统能源的替代品。如汽车等行业已经使用锂离子电池取代了传统的能源。但容量小,输出电压低,循环寿命短已经制约了锂离子电池的发展。LiCoO2作为正极材料使用有着成本高和污染大的缺点,LiNiO2合成困难,LiNi0.5Mn0.5O2兼具着锰氧化物和镍氧化物的优点,成为锂离子电池发展的新方向。随着便携式用电器具的普及和电动汽车的发展,开发廉价﹑高性能﹑安全性锂离子电池成为锂离子电池工业发展的中心。层状锰系锂离子电池正极材料正符合此背景需要。 本文选取LiNi0.5Mn0.5O2为研究对象,对其制备方法、合成条件进行了研究,并对正极材料LiNi0.5Mn0.5O2采用多种方法进行表征。具体采用了电感耦合高频等离子体发射光谱、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、循环伏安测试手段。 实验结果为:氢氧化锂,Ni(NO3)2·6H2O和Mn(Ac)2·4H2O,用共沉淀方法制备成的正极材料LiNi0.5Mn0.5O2比其他方法要优越,并且900℃下煅烧12小时后经淬冷制备的LiNi0.5Mn0.5O2材料最为优良。ICP分析表明,镍、锰摩尔比为1:1,XRD接近标准谱,Raman光谱分析样品材料为标准的α–NaFeO2层状结构,属于六方晶系。SEM分析表明其晶体结构良好,粒径大约在200纳米左右,XPS分析表明含有微量的三价锰,近乎于理想的理论计算。循环性能方面,0.3C的放电倍率下,40次循环后容量保持在65.88mAh·g-1左右。