论文摘要
锂离子电池是现代高性能电池的代表,因具有高容量、工作电压范围广、安全性能好、寿命长等优点已经得到了广泛应用（如笔记本电脑、电动汽车或电动自行车）。其中尖晶石型LiMn2O4是锂离子电池中最有前途的正极材料之一,一直受到世界各地研究者的关注。与其他二次电池相比,尖晶石型LMn2O4有较高的能量密度,比较简单的合成工艺,以及无毒、价格便宜、不污染环境等优点。同时也存在一个严重制约其发展的缺点,容量衰减过快,尤其是在高温（55℃）环境下,这主要是由充放电循环过程中的Jahn-Teller效应、锰溶解和电解质的氧化造成的。本文将采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型LiMn2O4,并对其进行Cr3+和A13+的掺杂改性研究。通过XRD、SEM和电化学测试对材料进行性能测试,比较不同的烧结温度,掺杂量对材料性能的影响,从而选择最佳的合成工艺条件。结果显示,纯相的LiMn2O4具有较高的容量,在烧结温度为750℃,烧结12小时性能为最优,但是循环性能较差,10次循环后容量衰减率为10.27%。掺杂后,材料的初始比容量都有不同程度的下降,但是其循环性能得到了很大的提高,通过研究可以发现,当掺杂量为x=0.05时,LiCr0.05Mn1.95O4和LiAl0.05Mn1.95O4的性能最佳。纯相LiMn2O4的首次放电比容量为128.3mAh/g,而LiCr0.05Mn1.95O4和LiAl0.05Mn1.95O4的首次放电比容量分别为112.05mAh/g和114.45 mAh/g;30次循环后的放电比容量则分别为89.5mAh/g,106.6mAh/g和110.32mAh/g,其中,纯相LiMn2O4的容量衰减速率最大,为30.24%, LiCr0.05Mn1.95O4次之,为4.86%,LiAl0.05Mn1.95O4的循环性能最好,其衰减百分比为3.61%。