水热法制备富锂型Li_(2+4x)Mn_(0.6+2x)Ni_(0.6-6x)Cr_(0.8)O_4及其结构与电化学特性

采用水热法制备了系列富锂尖晶石型正极材料Li2+4xMn0.6+2xNi0.6-6xCr0.8O4(x=1/30,1/20,1/15,1/12),通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、循环伏安(CV)和充放电测试等手段对其结构及电化学性能进行表征.结果表明,所制备的系列材料为富锂型高电压尖晶石结构正极材料,该系列样品在4.7 V左右有放电平台.x=1/15和x=1/12时,样品中的Cr为+3价,没有观测到Cr6+.随着x值的增大,样品中Li离子与过渡金属离子的混排减小,样品的充放电比容量逐渐增大,且2.7 V处的放电平台容量也增加.当x=1/12时,样品具有较好的充放电比容量和倍率特性,首次放电比容量为107.3 mA·h/g,20次循环后容量保持率为84.9%.

喷雾干燥法制备Li1＋2xMn0.3＋xNi0.3-3xCr0.4O2的结构与电化学性能

使用喷雾干燥法制备了Li1+2xMn0.3+xNi0.3-3xCr0.4O2(x=1/60、1/30、1/20、1/15、1/12)系列样品,并借助XRD,SEM,ICP,XPS,IR和Raman等手段对所制备系列样品的结构、价态及电化学性能进行了表征。研究表明,Li1+2xMn0.3+xNi0.3-3xCr0.4O2系列样品均具有典型的富锂层状固溶体型的晶体结构特征,且在其XRD图谱中未观测到任何杂相的存在。然而,XPS的数据表明Cr3+与Cr6+共存于各个样品中,且由于Cr6+的存在使得样品表现出强烈的吸湿性。Cr6+可通过水洗处理去除。对于它们的电化学特征而言,未经水洗处理的样品由于具有强烈的吸湿性,其电化学性能很差。水洗处理后的系列样品表现出典型的三元富锂层状固溶体的电化学行为,其首次放电比容量随着样品中Li和Mn含量的增加而增大。样品Li1.17Mn0.38Ni0.05Cr0.4O2的首次放电比容量为203 mA h/g,50次循环后容量保持率为71%。