富锂正极材料的高价态锰源前驱体制备与表征

刘 鑫，周 飞，毕亚凡

(武汉工程大学化学与环境工程学院，湖北武汉 430073)

近年来，由于新能源汽车需求和产量的持续扩张，对锂电池的能量密度提出了更高的要求[1]。而正极材料对锂离子电池的性能起着决定性作用，在已有的正极材料中，富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni，Mn，Co 等)因其比容量高，成本较低和低毒而被认为是极具潜力的锂离子电池正极材料[2]。由于普遍采用共沉淀法来合成富锂锰基正极材料，因此首次充放电不可逆损失较大，结构不稳定，倍率性能较差以及电压衰减等问题，尤其是充放电过程中因其晶相的转变或多晶球体的破裂而导致的连续放电容量和电压衰减[3]，制约了该材料的商业化应用。为了解决上述问题，提高富锂锰基正极材料的电化学性能，人们在表面包覆[1]、体相掺杂[3]及合成新晶型[4-5]等方面做了许多工作，取得了较大的进展。目前，制备富锂锰基正极材料的锰源主要采用低价锰盐，势必会带来环境污染及高成本等问题，而人们往往忽视对锰源的选择的重要作用，实际上，锰源形态对正极材料的电化学性能有十分重要的影响[6-8]。Tabuchi 等[8]研究了锰源对正极材料电化学性能的影响，认为高价态的KMnO4制备的样品较低价态MnCl2制备的样品具有更好的电化学性能。Chang 等[9]利用控制结晶氧化法制备出高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH 前驱体，表现出比低价态的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体具有更高的活性。Li 等[6]以化学合成的α-MnO2为锰源并掺钾，制备了具有优良循环性能的富锂锰基层状正极材料。……