离子交换法合成.docx

1离子交换法合成m-LiMnO2在空气中高温固相反应合成了层状单斜结构前驱体α-NaMnO2,在不同条件下进行离子交换反应, 得到m-LiMnO22.2.1.1 Mn2O3的制备以电解MnO2为原料在高温下煅烧，温度控制在800℃，煅烧时间为12h，然后将样品随炉冷却至室温2.2.1.2 α-NaMnO2前驱体的合成 将Mn2O3和无水Na2CO3按物质的量比1∶1.1混合，于玛瑙研钵中充分研磨使其混合均匀，然后于箱式电阻炉中进行煅烧在空气中升温至指定温度（800℃）后恒温24h，在空气中淬火充分研磨后，再于800℃焙烧24h，制得NaMnO2，样品随炉冷却2.2.1.3 m-LiMnO2的合成 按摩尔比8∶1 称取一定质量的LiBr和α-NaMnO2，将LiBr在一定正己醇中完全溶解，配制为5mol/L溶液，然后加入α-NaMnO2摇匀，在145-154 ℃下加热沸腾回流8h左右冷却至室温，将混合液过滤，沉淀物用1-正己醇和乙醇洗涤，然后干燥备用 2实验部分以Co(NO3)2、Ni(NO3)2、MnAc2 和LiNO3 为原料，按r(Li: Co:Ni:Mn)=1.05:0.10:0.10:1.80 进行配料，溶解混匀后置于超声场（220 W，32 kHz）中作用20 min，同时逐滴滴加氨水调节pH 值为7.5，得到前驱物沉淀（同时作无超声作用的对比），然后在可控电炉上于110℃蒸发浓缩至干燥得前驱物。

前驱物在350℃烧结2 h，取出研磨后于550℃预烧10 h，780℃下通空气烧结50 h，再于500℃回火5 h所得产物采用高锰酸钾容量法[9]、硫酸亚铁铵容量[10]作Mn 含量和平均价态的容量分析；采用JL—1166 型激光粒度测试仪测定产物的粒度分布和平均粒径；用Philips 公司X`PertproMPD X 射线衍射仪作物相分析；用日本日立扫描电镜（S—450）和美国X 射线能量色散谱仪（EDAX 9100/60）作形貌观察和元素含量半定量分析将产物按ζ（掺杂锰酸锂（活性物）:导电炭黑（导电剂）:LA132（粘结剂））＝90:7:3 的配比涂膜于铝箔，干燥后装配实验模拟电池：Al集流极│铝箔║LiPF6 (1 mol/L)ζ (EC:DMC)=1:1 电解质溶液║Li 片│Cu 集流极，电极隔膜采用Cellgard 2400 聚丙烯（PP）微孔渗透膜，在新威（BTS—）电池充放电仪上作电化学性能测试，恒流充放电电流为0.2 mA，充放电截止电压为3.0~4.3 V[9] GB 223.4——81, 钢铁及合金中锰量的测定: 高锰酸钾氧化容量法[S].[10] 吴辛友. 二氧化锰中Mn2+、Mn3+、Mn4+测定方法的研究进展 [J]. 理化检验–化学分册, 1997, 33(5): 204–206, 209.3实验部分采用一步固相法，以葡萄糖为碳源，还原氛围中成功地直接由LiOH、Mn02合成了o．LiMn02及LiMn02／Li2Mn03正极材料；以750℃下热处理Mn02得到的Mn203为锰源，分别通过固相法和水热法合成了o．LiMn02正极材料；同时，采用Mg和Mo元素对LiMn02材料进行掺杂。

与以Mn203为锰源合成O-LiMn02相比，以葡萄糖为碳源合成O．LiMn02的过程中无需对Mn02高温预处理，大大简化了合成工序，缩短了合成周期利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对产物的物相和微观形貌进行了表征；同时通过充放电测试和交流阻抗测试考察了所得样品的电化学性能，利用非原位XRD图谱分析了充放电过程中LiMn02／Li2Mn03复合材料的物相变化通过元素分析仪和等离子体原子发射光谱仪分别对LiMn02材料中的含碳量和复合材料中的Li／MnEL值进行了测定在大量的实验数据的基础上，我们获得了原料配比、反应温度等条件对合成产物的性能影响结果表明：合成O．LiMn02样品的优化条件为Li：Mn：C摩尔比为5：4：2，750℃下焙烧12h；样品具有较好的电化学性能，15次循环后，放电容量为122 mAhg～；同时，获得的0．23Li2Mn03"0．77LiMn02材料与O-LiMn02的3V和4V平台不同，呈现出4．1V和2．5V的充放电平台，充放电过程中存在部分向Mn02转变，这种转变对电化学性能有了很大的影响，出现了放电效率大于1 00％的现象；30次循环后复合材料的放电容量为218 mAhg～，明显地改进了O-LiMn02的充放电性能。

以Mn203为锰源水热法得到的0．LiMn02性能要优于固相法结果；通过对合成的部分LiMn02掺杂改性研究，结果显示：掺Mg摩尔百分含量为10％时，20次循环后放电容量保持在86．27％以上，电池的循环性能比没有掺Mg样品有明显提高；掺Mo对材料的性能改性没有掺Mg的效果好，但同样摩尔百分含量的掺杂也是有效地提高了循环性能同时，’对LiMn02／V02(B)复合材料的电化学性能也进行了研究。