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目前,锂二氧化锰电池因其环境友好、价格低廉、资源丰富以及工作电压稳定、能量密度高等优点成为锂一次电池研究的热点。其正极材料二氧化锰的理论比容量为308mAh/g,是决定电池电化学性能好坏的决定因素之一。但是二氧化锰材料本身电导率较低、结构稳定性差,导致电池大倍率放电性能较差。本文旨在提高MnO2正极材料的导电性,优化其晶胞参数,改善锂二氧化锰电池在大倍率下的放电性能。 本论文通过液相共沉淀法,在制备二氧化锰材料的过程中添加了十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)三种表面活性剂,并用X射线衍射分析(XRD)、傅立叶红外光谱测试(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、BET比表面积及吸脱附性能测试(BET)、恒流放电测试和电化学交流阻抗测试(EIS)分别检测了所得二氧化锰材料的物理-化学特性及相应的电化学性能特征。结果表明,使用不同表面活性剂所制得的二氧化锰均为β晶型,但是其晶胞参数却各有不同,添加SDS的样品晶格参数最优。不同的表面活性剂对产物的形貌影响重大,其中使用SDS作表面活性剂所制备的二氧化锰比表面积最大。相同的放电倍率下添加SDS的样品拥有最优异的电化学性能。紧接着又继续探索了SDS表面活性剂剂浓度对样品性能的影响。通过一系列的测试与表征发现,当SDS浓度从0.01M增加到0.03M时,相同倍率下电池的放电比容量相差甚微,但是若把SDS的浓度增大到0.05M时,二氧化锰材料的电化学性能却忽然反转,0.025C的放电条件下,其放电比容量由265mAh/g突然骤降到39mAh/g。EIS测试结果也显示加入的SDS浓度为0.03M时,电极材料的传荷阻抗最小,与其优异的放电性能相呼应。 为了改善合成二氧化锰在大倍率下放电性能的不足,进一步选择了Ag与Ti作为修饰元素,利用液相共沉淀法加超声辅助制备出了AgNO3、TiO2共同修饰改性的二氧化锰材料。结果显示,空白二样氧化锰与掺杂二氧化锰均为β晶型。通过元素掺杂,样品的形貌得到明显的改变,EDS结果显示Ag均匀的分散在二氧化锰表面,而Ti则主要分布在边缘位置。修饰后样品大倍率的放电比容量显著提升,1C下的容量由75mAh/g增大到115mAh/g。这与修饰后样品较短的锂离子迁移路径和较大的容纳锂离子的空间以及较小的传荷阻抗有关。Mn-O键能的增强对于抑制放电过程中体积膨胀也有一定的作用,可以使二氧化锰材料保持较好的结构稳定性。