B掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料的制备及长循环电化学性能

采用固相燃烧法制备了单晶多面体尖晶石型LiMn1.94B0.06O4正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及充放电测试等手段,对其晶体结构和电化学性能等进行了表征.结果表明,B掺杂没有改变尖晶石型LiMn2O4的晶体结构,促进了(440)和(400)晶面的优先生长,形成了高暴露的(111)晶面及少部分(110)和(100)晶面的单晶多面体LiMn1.94B0.06O4晶粒,减少了Mn的溶解和提供了更多的锂离子扩散通道,其晶粒尺寸在160～350 nm之间.在10C、25℃的条件下,LiMn1.94B0.06O4电极的首次放电比容量可达到103.0 mAh·g-1,2 000次循环后,表现出较好的容量保持率(57.7％);在15C高倍率下,LiMn1.94B0.06O4仍然保持了67.1 mAh·g-1的首次放电比容量,1 500次循环后,仍能维持46.2％的容量保持率;在1C、55℃的条件下,其初始放电比容量高达125.2 mAh·g-1,表现出良好的高温性能.B掺杂能够有效提高尖晶石型LiMn2O4的高倍率性能和循环寿命,稳定晶体结构,抑制Jahn-Teller效应和缓解Mn的溶解.