锰酸锂表面掺杂TiO₂的工艺及性能测试

曾莹莹¹，郭秀艳¹，陈海辉²，马国金³

1. 井冈山大学机电工程学院2. 井冈山大学化学化工学院3. 井冈山大学建筑工程学院

摘 要：尖晶石锰酸锂电池容量衰减是限制其大规模应用的瓶颈问题,抑制锰溶解是减少其容量衰减的重要措施之一.本文以MnCO₃和Li₂CO₃为原料,采用球磨结合高温固化的方法制备了尖晶石LiMn₂O₄原材料,采用溶胶-凝胶法实现对尖晶石锰酸锂进行表面包覆二氧化钛.将包覆后材料经过高温长时间煅烧,使得金属钛离子能扩散到锰酸锂颗粒材料表层中,形成LiTi_xMn_2-xO₄尖晶石结构薄层.通过对锰酸锂在高温电解液中的溶解对比性试验,给出掺杂薄层作用的直接证据,并对全电池高温环境下电化学循环性能进行了对比测试.结果表明,锰酸锂颗粒表面涂覆TiO₂后,经过750℃煅烧6 h,实现了在尖晶石LiMn₂O₄表面形成了LiMn_2-xTi_xO₄掺杂薄层,其形态、结构均与LiMn₂O₄类似.表面掺杂TiO₂工艺能够显著抑制LiMn₂O₄高温环境下的锰离子溶解,提高锰酸锂电池的使用寿命和高温性能.

关键词：尖晶石锰酸锂;容量衰减;锰离子溶解;二氧化钛掺杂表层;高温性能;