【摘 要】
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本文以壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、醋酸锂和醋酸锰等为原料，采用溶胶凝胶-旋转涂布法在不锈钢基底上制备了LiMn2O4薄膜。通过XRD和SEM研究了退火温度对LiMn2O4薄膜的结构和形貌的影响，应用恒电流充放电和循环伏安(CV)研究了其电化学性能。结果表明：退火温度对薄膜的结构、形貌及电化学性能影响显著。在500-750℃下退火所制得的薄膜表面都呈现褶皱状的微观形貌，650℃以下退火的薄膜样
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本文以壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、醋酸锂和醋酸锰等为原料，采用溶胶凝胶-旋转涂布法在不锈钢基底上制备了LiMn2O4薄膜。通过XRD和SEM研究了退火温度对LiMn2O4薄膜的结构和形貌的影响，应用恒电流充放电和循环伏安(CV)研究了其电化学性能。结果表明：退火温度对薄膜的结构、形貌及电化学性能影响显著。在500-750℃下退火所制得的薄膜表面都呈现褶皱状的微观形貌，650℃以下退火的薄膜样品表面均匀致密，无裂痕。薄膜颗粒粒径随着温度的升高显著增大，结晶化程度也随之提高。650℃退火的薄膜样品为纯相的尖晶石结构的LiMn2O4，厚度为3.6μm，并且具有良好的电化学性能，在50μAcm-2的电流下，初始容量为35.9μAhcm-2μm-1，经20次循环后容量为33.8μAhcm-2μm-1，容量保持了93.6％，表现出良好的循环性能。
研究了分别添加石墨类导电剂KS-6，炭黑类导电剂Super P及包含KS-6和Super P(质量比：1:1)的二元导电剂的尖晶石LiMn2O4在不同嵌锂状态下脱嵌过程的交流阻抗谱，并根据不同导电剂的对LiMn2O4电极过程的影响选用不同等效电路对实验所得交流阻抗谱进行拟合，分别计算了交换电流密度。结果表明添Super P和KS-6的二元导电剂LiMn2O4在锂离子脱嵌过程中的传质阻抗Rct最小，交换电流密度最大。恒电流充放电循环测试结果表明，与添加相同含量的单一导电剂的LiAMn2O4相比，添加二元导电剂的LiMn2O4在相同倍率下比容量最大且在60℃下循环20次后容量保持率最高。
采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗和热重差热法研究了相同工艺条件下LiMn2O4与LiMn2O4/LiNiu3Cou3Mn1/3O2复合材料作为正极的18650型电池在60℃电化学性能和热稳定性，在高温60℃下循环150次后LMO电池与L3-2电池容量保持率分别为64.03％和83.12％。在60℃循环50次，100次和150次后恒压到3.9V时的交流阻抗结果显示，L3-2电池的阻抗逐渐变小，而LMO电池的阻抗略微变大。不同循环的两种电池的正负极的XRD图谱显示，满充4.2 V条件下L3-2电池中的LiMn2O4比LMO电池正极中的LiMn2O4的结构在高温循环过程中变化更大。TG/DSC分析显示两种电池的负极热稳定性对整个电池热稳定性影响占主导，高温循环过程中满充时的复合材料电池比LMO电池具有更好的热稳定性。
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