摘要
正交型层状锰酸锂о-LiMnO2具有理论比容量高，价格低廉，原料丰富以及对环境无污染等优点，是一种极有潜力的锂离子电池正极材料。由于о-LiMnO2的电化学性能与其制备方法和形貌密切相关，且水热法易于控制所合成材料的结晶度、形貌及粒度分布等，本文采用水热法，分别以γ-MnOOH纳米棒、α-Mn2O3纳米棒、Mn2O3-air和Mn2O3-N2为锰源，利用其不同形貌制备出多形貌的o-LiMnO2。并通过XRD、SEM、TEM和电化学测试等手段对其结构、形貌和电化学性能进行了研究。 以KMnO4和CTAB为原料，采用水热法合成γ-MnOOH纳米棒的最佳制备条件为：反应温度为180℃，反应时间为12 h，KMnO4和CTAB的摩尔比为3:1，升温速率为5℃·min-1。该纳米棒的平均直径约为200-500 nm，长度约为5-10μm。进一步以γ-MnOOH纳米棒和LiOH·H2O为原料在水热条件下合成出o-LiMnO2纳米棒，其在2.0-4.5 V电压范围内，0.1 C倍率下的首次放电比容量高达167.1 mAh·g-1，最高放电容量达到194.4 mAh·g-1，循环30周后容量保持率为78.7%。但o-LiMnO2纳米棒经高温煅烧后呈颗粒状，电化学性能变差。 以MnO2分别在空气、氮气气氛中煅烧生成的Mn2O3-air和Mn2O3-N2为前驱体制备出颗粒状的o-LiMnO2-air及o-LiMnO2-N2的电化学性能不同。其中, o-LiMnO2-air的电化学性能更好。以γ-MnOOH纳米棒在空气中高温煅烧后生成α-Mn2O3纳米棒为前驱体水热合成的o-LiMnO2-α纳米粒子的电化学性能较差。因此，前驱体的形貌对o-LiMnO2的形貌有重要影响，最终影响o-LiMnO2的电化学性能。
NETL