90年代初， Sony技术能源公司首先使LiCoO 2 / C锂离子摇椅蓄电池商品化。但由于Co价格较贵，生产成本高以及污染环境等缺点，限制了Co的使用。研究和开发用于锂离子电池作正极材料的有LiNiO 2和LiM n 2 O 4。 LiNiO 2的容量较高，毒副作用较小，受到人们重视，但是制备和纯化十分困难。尖晶石型LiM n 2 O 4由于资源丰富，价格便宜，对环境污染小，已成为锂离子电池正极材料研究热点之一。 Li 1+ x Mn 2 O 4通常的制备方法是固相合成法，该法比较简单，但焙烧时间长、能耗高、粒度不均匀。虽然用Pechini的方法文献上已有报道，但该反应由多个步骤组成。本文采用柠檬酸将金属离子直接分散的方法，减少了乙二醇和柠檬酸发生酯化反应，既避免使用乙二醇，又简化了反应步骤，同样取得较好的结果。 试剂LiNO 3、MnAC 2 4H 2 O、柠檬酸、氨水均为分析纯。 在二次去离子水中将LiNO 3和M nAC 2按n （ Li）n （ Mn） = 1 2的比例混合，搅拌，然后加入柠檬酸，按n （ Li）n （ Mn）n（柠檬酸） = 1 2 3混合，继续搅拌约2 h，用氨水调pH为6左右，溶液在70 80水浴中蒸干得粉末前驱体。将粉末（http://www.fmyjw.com/ypnew_view.asp?id=682" 新型球磨对粉末聚集的效用剖析 ）放在马福炉中， 400预分解1 h，分别在600、700、750、800不同温度下，焙烧时间均为12 h，自然冷却。 Rigaku D/ max rA X射线粉末衍射仪测定材料结构， CuK辐射，石墨单色器。 M icromeri tics Digisorb 2600自动吸附仪上测定比表面积，液氮作吸附质。 Perkin Elmer TGA7热分析仪，N 2气氛下，升温速率10 / min. JEM 100CX透射电子显微镜，加速电压100 kV. 将制备的样品与乙炔黑、粘结剂（ PT FE）按85 10 5质量比混合，涂在铝箔集流体上，金属锂作负极。电池装配在充Ar气干燥箱中进行，电解液为1 mol/ L的LiClO 4 / EC+ DEC（ 1 1）溶液，美国cellgard 2400为隔膜。电化学性能测试在计算机控制的上海正方电子有限公司DC 5电池测试仪上进行。充放电电流密度为2500 mA/ m 2，充放电限制电压3 0 4 35 V. 结果与讨论由所制备的粉末前驱体（未焙烧）的TG DTA曲线可知， 100之前，失重主要来自水分蒸发。 220 400失重急剧变化，以后逐渐趋向平稳。相对应DTA曲线上260 400出现不规则放热峰可认为是2个峰的叠加，是柠檬酸和盐类的分解所致。将粉末前驱体在400分解1 h后再进行热失重分析，升温至600质量变化仅为1 38% ，可见粉末的预分解基本完成，因此选择400作为分解温度。当n （ Li）n （ Mn）n（柠檬酸） = 1 2 3，焙烧时间均为12 h时， 600焙烧样品为棕红色， 700为棕黑色， 750以上变为黑色。显然焙烧温度不同，材料的组成和结构也不同。 制得的样品的衍射峰不明显，随着焙烧温度升高，LiMn 2 O 4的311、222、400、331峰的强度增大，衍射峰变锐；且杂质相M n 2 O 3的强度降低，说明焙烧温度升高样品晶粒变大、结晶更完整。 700和750的XRD衍射是LiMn 2 O 4和M n 2 O 3共存相。 800得到完整的LiMn 2 O 4衍射图，与标准谱图（ 35 782）对应，说明只有当焙烧温度大于750时才能合成纯尖晶石形LiMn 2 O 4化合物。不同焙烧温度制备的样品的TEM照片可见， 600样品粒径较小，且含有片状物质； 700颗粒较大，不均匀； 750粒径大约为150 200 nm，较均匀； 800粒径为500 nm，颗粒之间发生团聚。 比表面测定结果表明 ：随焙烧温度增加，比表面积逐渐减少。这主要是由于高温时晶粒变大报道用固相法600 750制备LiMn 2 O 4材料的比表面积约1 5 m 2 / g.由于制备方法的差异，本文750样品的比表面积约2 5 m 2 / g.比表面积小，晶体完整，有利于提高晶体热稳定性；但由于颗粒增大，影响了Li +在晶体中的扩散，阻抗增大。比表面积大，晶体内部缺陷多，有利于Li +的脱出、嵌入。要得到电化学性能优良的LiM n 2 O 4正极材料，综合考虑上述因素，推测750是较理想的焙烧温度。 将制备的样品组成电池，电池充放电容量与循环次数结果见图3.从循环性能看，低于750制备的样品首次充放电容量较低，但电池循环性能比较好； 800样品首次充放电容量较高，但容量衰减快。 750样品比其它温度的样品具有更好的电化学性能，当充放电电流密度为2500 mA/ m 2，限制电压3 0 4 35 V时，该材料具有较好的循环可逆性。首次充放电容量达到120 mA h/ g，循环50次后容量仍在115 mA h/ g.将LiNO 3和MnAC 2按不同的Li与M n摩尔比混合制成粉末， 400预分解1 h， 750焙烧12 h，自然冷却。由于高温焙烧过程中Li将有部分挥发，因此Li的用量应稍多一些。 LiMn 2 O 4材料的初始容量低，但循环性能好，效率高。 来源:http://www.edianchi.com/news/html/Tech/9237.html
