李 伟，许 寒，丁 飞

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

阳离子掺杂对LiMn2O4结构和电性能的影响

李 伟，许 寒，丁 飞

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

采用固相法合成了尖晶石 LiMn2－xMxO4(M=Co、Cr、Al、Ti，x=0、0.05、0.1、0.15)正极材料，研究了不同金属阳离子掺杂和掺杂量对LiMn2－xMxO4结构及电性能的影响。通过X射线衍射图谱分析，离子半径较小的Co、Cr、Al掺杂使材料晶胞收缩，尖晶石结构更加稳定。材料初始容量随着掺杂量提高而降低，但循环性能显著提高。其中Co掺杂在x=0.1时，LiMn2－xMxO4样品1C首次放电比容量为117.6 mAh/g，前20次容量保持率达92.9%，综合性能最优。

固相法;尖晶石;正极材料;掺杂

随着锂离子蓄电池的广泛应用，其材料需求十分巨大，尤其是电动汽车的快速普及促使人们寻找高安全、低成本和低污染的正极材料。而尖晶石型锰酸锂LiMn2O4因其耐过充性好、安全性高、价格低廉、环境友好等特点，被认为是最适合应用于锂离子动力电池的正极材料之一。

尖晶石LiMn2O4是一种具有三维离子通道的嵌入化合物，其最大问题是在循环过程中结构稳定性差，容量衰减严重。这通常认为是由John-Teller畸变引起的结构破坏、Mn2+溶解到电解质中造成的结构变化及其中部分锰沉积在负极表面形成钝化膜造成的电极极化增大、痕量水引起电解液分解造成的欧姆极化增大等原因共同导致的[1-2]。上述LiMn2O4的缺陷都与尖晶石的结构和形态有关，通过稳定尖晶石结构可以有效改善其循环性能。掺杂是改性材料的常用有效方法，通过掺杂引……