LiMxMn2-xO4正极材料的表面改性机理研究

无机材料学报

LiM_xMn_2-xO₄正极材料的表面改性机理研究

赵世玺¹; 刘韩星²; 张仁刚²; 李强¹; 欧阳世翕²

1. 清华大学化学系，北京 100084; 2。武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，武汉 430070

收稿日期:2003-03-31 修回日期:2003-05-19 出版日期:2004-05-20 网络出版日期:2004-05-20

Surface Modification Mechanism of Spinel Structure LiM_xMn_2-xO₄ as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries

ZHAO Shi-Xi¹; LIU Han-Xing²; ZHANG Ren-Gang²; LI Qiang¹; OUYANG Shi-Xi²

1.Department of Chemistry; Tsinghua University; Beijing 100084; China; 2. State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing; Wuhan University of Technology; Wuhan 430070; China

Received:2003-03-31 Revised:2003-05-19 Published:2004-05-20 Online:2004-05-20

摘要/Abstract

摘要： 采用溶胶-凝胶包裹法对尖晶石LiMn₂O₄及其阳离子掺杂LiM_0.1Mn_1.9O₄(M=Li,Ni)正极材料进行了表面改性研究.X射线衍射及电子探针线扫描分析表明,表面改性以后的晶粒仍为尖晶石结构,表面改性离子Co的浓度由表及里逐步减小.电解液溶蚀实验及电化学循环测试表明,表面改性后的正极材料LiM_0.1Mn_1.9O₄的抗溶蚀性明显增强,循环性能优良.性能改善的原因是表面改性以后,尖晶石晶粒表层Mn³⁺离子浓度降低,Mn⁴⁺离子浓度大大增加,减少了Mn³⁺发生歧化反应的机会.

关键词: 锂离子电池, 正极材料, LiM_xMn_2-xO₄, 表面改性

Abstract: The grains of LiMn₂O₄ and LiM_xMn_2-xO₄ (M=Li, Ni) were coated with LiCoO₂ by using sol-gel
process. XRD and EPMA studies confirme the presence of a Co-rich spinel LiMn_2-xCo_xO₄ layer on the surface of Li_xMn_2-xO₄ grains
and the content of Co decreases gradually from the surface to the core of spinel grains. Furthermore, the amount of Mn³⁺ in the surface layer is less than in the core, so
the possibility of Mn dissolution decreases. The surface treatment is effective in reducing the rate of Mn dissolution into electrolyte and
improving cyclability of spinel LiM_xMn_2-xO₄ cathode materials. After bulk Ni-doped spinel LiNi_0.1Mn_1.9O₄ coated with
LiCoO₂, the cyclability of the material is better than that of pure spinel LiMn₂O₄and just only cations doped.

Key words: lithium ion batteries, cathode materials, LiM_xMn_2-xO₄, surface modification

中图分类号:

TM912

赵世玺,刘韩星,张仁刚,李强,欧阳世翕. LiM_xMn_2-xO₄正极材料的表面改性机理研究[J]. 无机材料学报.

ZHAO Shi-Xi,LIU Han-Xing,ZHANG Ren-Gang,LI Qiang,OUYANG Shi-Xi. Surface Modification Mechanism of Spinel Structure LiM_xMn_2-xO₄ as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries[J]. Journal of Inorganic Materials.

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LiM_xMn_2-xO₄正极材料的表面改性机理研究

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