Ni替代对锂离子电池材料LiMnTiO4性能的影响

摘要： 采用溶胶-凝胶法结合固相反应制备了具有立方尖晶石结构的LiMn1-xNixTiO4(x=0、0.1、0.2、0.3)锂离子电池正极材料。通过场发射扫描电镜(FESEM)观察材料的表面形貌, 所制备的材料均呈现出典型的烧结体特征; 用X射线衍射仪(XRD)分析材料的物相变化, Ni替代前后均产生杂相TiO2, 但没有产生与替代元素相关的杂相。通过循环伏安、恒电流充放电等测试研究样品的电化学性能。结果表明: LiMnTiO4有两对氧化还原峰, 分别对应Mn3+/Mn4+、Mn3+/Mn2+的转变, 而Ni替代后出现了额外的氧化还原对, 即Ni3+/Ni4+的转变。LiMn1-xNixTiO4(x=0.1、0.2、0.3)的电化学性能均优于LiMnTiO4, 尤其当Ni替代量为0.1时, LiMn0.9Ni0.1TiO4在30 mA/g电流密度下的首次放电容量为171.6 mAh/g, 48次循环后容量为162.8 mAh/g, 容量保持率为82.7%。对LiMn0.9Ni0.1TiO4进行非原位XRD测试发现, 材料一次循环后结构无明显变化, 不存在立方相与四方相之间的转变。