Mn₃O₄粒径和振实密度对LiMn₂O₄正极材料电化学性能的影响

摘要

针对LiMn₂O₄循环过程容量衰减快的问题，通过锰盐法制备了不同粒径和振实密度的Mn₃O₄,将其作为前驱体合成LiMn₂O₄正极材料，采用X射线衍射、循环伏安法、电化学阻抗谱及充放电测试等方法考察Mn₃O₄粒径和振实密度对正极材料电化学性能的影响。结果表明：随着前驱体Mn₃O₄粒径增大，材料的初始放电比容量略有下降，但其循环稳定性和倍率性能均得到改善；相较于粒径为6μm的Mn₃O₄,10μm Mn₃O₄前驱体制备的正极材料初始放电比容量下降了6.2%,但其在300圈循环后和5 C高倍率下的容量保持率分别提高了8.0%和25.2%;此外，当Mn₃O₄振实密度超过2.5 g/cm³后，材料的倍率性能急剧下降；前驱体Mn₃O₄粒径为10μm、振实密度为2.5 g/cm³时，所制备的LiMn₂O₄综合电化学性能最好，其在0.1、1和5 C下的放电比容量分别为122.48、111.9和78.42 mAh/g,循环300圈后容量保持率为90.3%。研究结果明确了前驱体物理性质对LiMn₂O₄电化学性能的影响规律，为高性能LiMn₂O₄材料的合成提供了依据。

关键词

电化学 / Mn₃O₄ / 粒径 / 振实密度 / LiMn₂O₄

基金资助

国家自然科学基金(52574408); 湖南省重点研发计划项目(2025JK2076); 中冶集团“181计划”重大研发项目; 中冶长天科研开发基础研究基金(2025JCYJ11)