基于控制结晶法制备的锂离子电池正极材料球形锰酸锂

来源期刊：中国有色金属学报2005年第9期

论文作者：何向明 蒲薇华 蔡砚 姜长印 万春荣 夏定国

文章页码：1390 - 1395

关键词：球形锰酸锂； 锂离子电池； 控制结晶； MnCO₃； Mn₂O₃

Key words：spherical LiMn₂O₄; Li-ion batteries; controlled crystallization; MnCO₃; Mn₂O₃

摘    要：采用控制结晶法， 以MnSO₄， NH₄HCO₃和氨水为原料制备了球形MnCO₃。 所得产品的振实密度为2.1 g/cm³， 粉末粒度约为20 μm。 研究了MnCO₃在不同温度下的热分解性能， 对热分解产物的差热/热重分析和X射线衍射分析发现， MnCO₃的热分解反应分两步进行， 在300 ℃时开始分解， 生成中间产物MnO₂； 在520 ℃时， MnO₂开始转化为Mn₂O₃， 至560 ℃时完全转化为立方相的球形Mn₂O₃。 实验所确定的MnCO₃完全分解为立方相球形Mn₂O₃的最佳条件为在560 ℃下加热4 h。 以LiCO₃为锂源材料， 在750 ℃下与球形Mn₂O₃一起焙烧， 制备得到球形LiMn₂O₄。 其在25 ℃和0.4C倍率下的首次充放电容量分别为131和125 mA·h/g， 90次循环的容量保持率为84％。

Abstract: A novel process was used to synthesize LiMn₂O₄ with spherical particles from cheap materials of MnSO₄, NH₄HCO₃, NH₃·H₂O and LiCO₃. The preparation started with a carefully controlled crystallization of MnCO₃. Thermal decomposition of MnCO₃ was investigated by both DTA & TG analysis and X-ray diffractrometry. The spherical Mn₂O₃ is obtained by heating MnCO₃ at 560℃ for 4 h, then is mixed with LiCoO₃ and sintered at 750℃ to produce spherical LiMn₂O₄. Its initial charge/discharge capacities are 131 and 125 mA·h/g, respectively, and its cycling capacity retention is 84% at the 90th cycle.