2024年9月7日发(作者：奇芃芃)
第３１卷第１期 吉 林 化 工 学 院 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＬＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．１
２０１４年１月
Ｊａｎ． ２０１４
文章编号：１００７—２８５３（２０１４）０１－００８４－０５
尖晶石型ｋｉ４ Ｍ ｎ５ Ｏ１ ２正极材料的合成
周 惠，王 浪，姜祥祥，蔡斌，童庆松
（福建师范大学化学与化工学院，福建福州３５０００７）
摘要：以ＬｉＯＨ・Ｈ Ｏ和ＭｎＣＯ 为原料，采用两段固相法制备了亚微米级大小的尖晶石型Ｌｉ Ｍｎ５Ｏ。２正
极材料．通过充放电测试、ｘ射线衍射、扫描电镜等现代实验方法研究了合成温度对材料的电化学性能
的影响．研究表明：５００ ｏＣ烧结制备的样品表现出最佳的电化学性能．在０．２ Ｃ倍率电流条件下，第１循
环和第３０循环的放电容量分别为１４３．５ ｍＡｈ・ｇ 和１４３．９ ｍＡｈ・ｇ～；在２ Ｃ倍率电流下，样品的第１
循环和第５０循环的放电容量分别为１０９．２ ｍＡｈ・ｇ 和１２６．１ ｍＡｈ・ｇ～．
关键词：两段固相法；Ｌｉ Ｍｎ ０ 尖晶石；烧结温度
文献标志码：Ａ 中图分类号：０ ６１４．１１１＋１；０６１４．７＋１１
随着可移动电子产品的快速发展，对低廉锂 烧结８ ｈ，制得４２０℃样品．采用相同的制备工艺，
将第二阶段的烧结温度分别改变为４６０、５００、５４０℃，
分别制得４６０、５００和５４０℃样品．
１．２样品物相结构的测定
离子电池的需求更加迫切．在锂离子电池体系中，
正极材料对电池的性价比有决定性的影响．尖晶
石型Ｌｉ Ｍｎ ０ ：正极材料具有原料来源丰富、价格
低廉、嵌锂量大、充放电过程晶胞膨胀率小、制备
简单等优点 Ｊ．在Ｌｉ Ｍｎ ０ ：充放电过程中，锂离
子的脱嵌反应主要发生在３ Ｖ区，理论放电容量
为１６３ ｍＡｈ・ｇ ＿２ｊ．该正极材料已采用固相烧结
法 引、溶胶凝胶法 Ｊ、水热法 Ｊ、微波烧结法
和液相燃烧法 等进行制备．不过，目前制备的
Ｌｉ Ｍｎ ０ 仍存在低温放电性能差、高温放电容量
衰减率高和制备条件难以控制等不足．烧结温度
高于５００℃时，制备的Ｌｉ Ｍｎ ０ ：易分解成
采用ｘ’Ｐｅｒｔ Ｐｒｏ ＭＰＤ Ｘ射线粉末衍射仪（荷
兰，Ｐｈｉｌｉｐｓ公司）测试样品ＸＲＤ衍射数据．测试中
采用ＣｕＫｃ￣靶（波长１．５４１ ７８Ａ），电流３０ ｍＡ，电
压４０ ｋＶ，测试步长０．０１２ ９。，扫描速度４。／ｍｉｎ，
扫描范围５。一９５。．
１．３样品前驱物热稳定性的测定
采用ＴＧＡ／ＳＤＴＡ８５ １热重分析仪（瑞士，Ｍｅｔｔ．
１ｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ公司）测试样品前驱物的热稳定性．测
试中采用空气为载气，气流速度４５ ｍＬ／ｍｉｎ，升温
速率５℃／ｍｉｎ，测试的温度范围为３０～６００℃．
１．４实验电池的组装及充放电性能的测试
０４（Ｙ＜０．３３）和Ｌｉ２ＭｎＯ３¨…．考虑到合
成温度对Ｌｉ Ｍｎ Ｏ ：材料的电化学性能有很大的
影响，本文采用简便的两段固相烧结法，在空气气
氛下制备了Ｌｉ Ｍｎ Ｏ 材料，研究合成温度对材料
性能的影响．
Ｌｉ１＋ Ｍｎ２
将正极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照质量
比８５：１０：５混合，加入一定量１一甲基－２一吡咯烷酮
（ＮＭＰ），球磨制得浆料¨Ｊ．将浆料均匀涂覆在铝
片上，在１０５ 下真空干燥，制得正极片．在充满
氩气的手套箱中，将金属锂负极、Ｃｅｌｇａｒｄ２４００聚
丙烯隔膜、正极片、电池壳及电解液组装成
ＣＲ２０２５型纽扣电池．电解液为含１．０ ｍｏｌ・Ｌ
ＬｉＰＦ 的ＥＣ和ＤＥＣ的混合溶液（ＥＣ：ＤＥＣ的重
量比为１：１）．采用新威测试系统测试电池的充放
电性能．测试温度：３０±１℃，测试电压范围：２．５
～
１ 实验部分
１．１ 样品的制备
按照锂离子和锰离子的摩尔比１：１．２３称量
ＬｉＯＨ・Ｈ ０和ＭｎＣＯ ，加入去离子水，球磨混合
后真空干燥，制得前驱物．将前驱物置于管式炉
中，在空气气氛中，先在２２０℃烧结４ ｈ，再在４２０
４．５ Ｖ Ｅ
．
收稿日期：２０１３—１１－０６
基金项目：福建省科技厅重点项目（２０１０１０００５）；科技部科技人员服务企业项目（２００９ＧＪＣ４０００３）
作者简介：周惠（１９８９－），女，湖南衡阳人，福建师范大学硕士研究生，主要从事电池电极材料方面的研究
通信作者：童庆松，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｔｏｎｇ＿３５０３＠ｆｊｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第１期 周惠，等：尖晶石型Ｌｉ４Ｍｎ５０１２正极材料的合成
１．５交流阻抗谱和循环伏安曲线的测试
采用ＣＨＩ６６０Ｃ电化学工作站测试样品的交
流阻抗谱和循环伏安曲线．交流阻抗谱测量的频
率范围是１０ ～０．０１ Ｈｚ，振幅电压为０．００５ Ｖ．循
温度区间，失重率为４．０％．测试低于１５０℃对应
的失重率很小，表明该前驱物中吸附水量不多．第
１失重区是前驱物中结晶水挥发产生的 ；第２
失重区是前驱物中氢氧化物和碳酸盐分解，同时
伴随着生成Ｌｉ Ｍｎ ０ 的反应；结合２．１中ＸＲＤ
环伏安曲线测量的电压范围为２．０～４．８ Ｖ（ＶＳ．
Ｌｉ ／Ｌｉ）．
１．６样品红外光谱的测定
采用Ｔｈｅｒｍｏ Ａ ｖａｔａｒ ３６０红外光谱仪（美国，
Ｎｉｃｏｌｅｔ公司）测试样品的红外光谱．测试的分辨
衍射图的结果，可以推测第３失重区是该前驱物
的结晶过程；第４失重区是Ｌｉ Ｍｎ ０ ：颗粒表面的
氧失去造成的 Ｊ．由此可知，制备Ｌｉ Ｍｎ ０ 材料
的温度以低于５００℃为宜．这与ＸＲＤ衍射分析的
率为２ ａｍ～，波长范围为４００～４ ０００ ｅｍ～．
１．７样品显微形貌的测定
采用Ｎｏｖａ Ｎａｎｏ ＳＥＭ２３场发射扫描电子显微
镜观察样品的显微形貌．测试电压为１０．０ ｋＶ．
２结果与讨论
２．１ 样品的物相结构
图１是不同温度制备的样品的ＸＲＤ衍射图．
由图１可知，制备的样品的ＸＲＤ衍射图上衍射峰
的位置及特征都与ＪＣＰＤＳ ４６－０８１０卡片 的基本
相符，呈现尖晶石结构的典型特征．图１表明，随
着烧结温度的升高，制备的样品的（１１１）、（３１１）、
（４００）、（４４ｏ）晶面的衍射峰的强度呈现先升高，
后降低的特征．５００ ｃｃ样品的衍射峰强度最大，表
明该样品的结晶性最好．
ＪＣＰＤＳ ００—０４６—０８１０卡片
０
２０／。
图１ 不同温度制备的样品的ＸＲＤ衍射图
２．２样品的前驱物的热稳定性
、
图２是步骤１．１制备的样品的前驱物的热重
曲线图．从图２可以看出，在３０～６００℃温度区
间，该前驱物主要有四个失重区．第１个失重区位
于１５０～３１０ ｃＣ温度区间，失重率为３．１％；第２
个失重区位于３１０～３９５℃温度区间，失重率为
１６．４％；第３个失重区位于３９５～５００。【＝温度区间，
失重率为４．５％；第４个失重区位于５００～６００℃
结论类似．
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／￣Ｃ
图２前驱物的热重曲线图
２．３样品的充放电性能
图３是在０．２ ｃ倍率电流下样品在第１循环
的放电曲线图．
Ｃａｐａｃｉｔｙ／（ｍＡｈ。ｇ ）
图３在０．２ Ｃ倍率电流下样品在第１循环的放电曲线图
由图３可知，所有样品的放电曲线都在４．０Ｖ
区和２．８ Ｖ区各有一个放电平台，这与文献［５］报
道的结果一致．其中，位于４．０ Ｖ区的放电平台很
小，对应的放电容量不到２５．０ ｍＡｈ・ｇ～；而位于
２．８ Ｖ区的放电平台较长，贡献了主要的放电容
量．４２０、４６０、５００、５４０℃样品在２．８ Ｖ区的放电容
量分别为６４．２、７０．５、７４．１和６１．３ ｍＡｈ・ｇ～．相
吉林化工学院学报
比之下，５００℃和５４０ ｏＣ样品在第１循环的放电曲
线的放电平台更加平坦．
图４是在０．２ Ｃ倍率电流下样品的放电容量
与循环数的关系曲线图．由图４可知，４２０、４６０、
５００和５４０ ｏＣ样品在第１循环的放电容量分别是
由图５可知，与０．２ Ｃ倍率电流情况相似，在
２ Ｃ倍率电流下，４２０℃和５００℃样品放电曲线仍
由位于４．０ Ｖ区的短放电平台和位于２．８ Ｖ区的
长放电平台组成．与４２０℃样品相比，５００℃样品
１５９．６、１３６．９、１４３．５、１４０．５ ｍＡｈ・ｇ～，第３０循环
的放电容量分别是１３７．９、１４１．５、１４３．９、１４９．２
ｍＡｈ・ｇ～，３０循环的容量衰减率分别是１３．６％、
一
放电容量更高，位于２．８ Ｖ区的放电平台的电压
也高．
图６是在２ Ｃ倍率电流下４２０℃和５００℃样
品的放电容量与循环次数的关系曲线图．由图６
３．３％、一０．３％、一６．２％．由此可知，４２０ ｏＣ样
品在第１循环的放电容量最高，但其循环性能较
差．综合考虑以上制备的样品的放电容量衰减率、
放电容量和２．８ Ｖ区的放电平台的情况，在０．２ Ｃ
倍率电流下，５００℃样品的放电性能和循环性能
最佳．因此，５００℃是合成Ｌｉ Ｍｎ ０ 正极材料的
理想温度．
Ｃｙｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ
图４在０．２ Ｃ倍率电流下样品的放电容量
与循环数的关系曲线图
为了进一步研究大电流条件下充放电性能，
图５列出了在２ Ｃ倍率电流下４２０ 和５００℃样
品在第１循环的放电曲线．
Ｃａｐａｃｉｔｙ／（ｍＡｈ・ｇ ）
图５在２ Ｃ倍率电流下４２０℃和５００℃样品
在第１循环的放电曲线图
可知，在２ Ｃ倍率电流下，４２０℃和５００℃样品在
第１循环的放电容量分别是１１０．９ ｍＡｈ・ｇ 和
１０９．２ ｍＡｈ・ｇ～，第５０循环的放电容量分别为
１２２．９ ｍＡｈ・ｇ 和１２６．１ ｍＡｈ・ｇ。。．综合考虑样
品＿的放电曲线和循环稳定性，５００℃样品的放电
性能更佳．李义兵等 制备的尖晶石Ｌｉ Ｍｎ ０ 样
品在第２０循环的放电容量为８５．０ ｍＡｈ・ｇ～，蒋
燕萍等 制备的Ｌｉ Ｍｎ ０ 样品在第５０循环的
放电容量衰减至１１０．０ ｍＡｈ・ｇ 以下．与其对
比，本文制备的样品具有更好的电化学性能．
Ｃｙｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ
图６在２ Ｃ倍率电流下４２０℃和５００℃样品
的放电容量与循环数的关系曲线图
２．４样品的循环伏安
图７是４２０ ｏ【＝和５００℃样品在１．０ ｍＶ／ｓ扫
描速率下的循环伏安曲线图．从图７可知，两种样
品的循环伏安曲线都有两对氧化一还原峰，分别位
于３．０ Ｖ区和４．０ Ｖ区．其中，位于３．０ Ｖ区的氧
化一还原峰的峰电流及峰面积都比４．０ Ｖ区的大得
多．这与两个样品在３．０ Ｖ区的放电容量比４．０ Ｖ
区的大得多的结论是相符的．图７表明，４２０℃和
５００℃样品在３．０ Ｖ区的氧化－还原峰的电位差分
别是０．５１ Ｖ和０．４８ Ｖ，且５００℃样品在３．０ Ｖ区
的氧化．还原峰的峰面积和峰电流都比４２０℃的
大，说明５００℃样品对应的电化学反应的极化小．
８８ 吉林化工学院学报 ２０１４正
由图１０可知，４２０℃样品的颗粒粒径介于
０．５—１ Ｉｘｍ之间，５００℃样品的颗粒粒径介于０．１～
０．２ ｍ之问．从理论上来看，随着烧结温度的升
参考文献：
［１］林素英．Ｌｉ Ｍｎ Ｏ 的制备与电化学性能研究［Ｄ］．
福建：福建师范大学，２００４．
［２］ 刘聪．锂离子电池锰酸锂阴极材料的合成及性能［Ｄ］．
广东：华南师范大学，２００９．
『３］ Ｓｖ．Ｉｖａｎｏｖａ，Ｚｈｅｃｈｅｖａ Ｅ，Ｎｉｈｔｉａｎｏｖａ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｎａｎｏ—ｄｏ—
高，制备的样品的颗粒尺寸一般有所增大 ．然
而，从论文２．２部分讨论可知，样品前驱物加热
后，在３１０ ｏＣ～３９５ ｏＣ温度区间的失重率为ｌ６．４％，
在３９５ ｏＣ～５００ ｑＣ温度区间的失重率为４．５％，考
ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｌｉ４ Ｍｎ５ ０１２ ｓｐｉｎｅｌ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ，
２０１１，４６：７０９８－７１０５．
虑到前驱物（ＬｉＯＨ・Ｈ Ｏ和ＭｎＣＯ 的混合物）烧
结过程中氧气参加反应会增加重量，因此释放
Ｈ Ｏ和ＣＯ 气体量较大．推测５００ ｏＣ样品的烧结
温度更高，前驱物烧结时释放气体的速度更快，引
起反应物颗粒的破碎，造成本文５００ ｃ（＝样品的颗
粒粒径较４２０ ｏＣ样品颗粒粒径更小．由于５００ ｏＣ
样品颗粒粒径更小，颗粒尺寸分布更均匀，在充放
电过程的中锂离子嵌入和脱出的路径更短，电化
学极化小使样品有较好的大倍率放电性能．
［４］ 孙淑英，张钦辉，于建国．低维纳米立方相
Ｌｉ Ｍｎ Ｏ，：的制备及锂吸附性能［Ｊ］．无机材料导
报，２０１０，２５（６）：６２６－６３０．
［５］ 李义兵，陈白珍，胡拥军，等．尖晶石型Ｌｉ Ｍｎ ０．：正
极材料的制备与电化学性能［Ｊ］．有色金属，２００７，
５９（３）：２５－２９．
［６］ Ｋｉｍ Ｊ，Ｍａｎｔｈｉｒａｍ Ａ．Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｅ—
ｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ１２［Ｊ］．Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．
Ｓｏｃ，１９９８，１４５（４）：５３—５５．
【７ Ｈａｏ Ｙ Ｊ，Ｗａｎｇ Ｙ Ｙ，Ｌａｉ Ｑ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｉ ｈ４Ｍｎ，Ｏｌ２ ｉｎ ｈｙｂｒｉｄ ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ［Ｊ］．
Ｊ．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｅｈｅｍ，２００９，１３：９０５—９１２．
１８］ Ｚｈａｎｇ Ｙ Ｃ，Ｗａｎｇ Ｈ，Ｗａｎｇ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ１２ ｂｙ ａ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒ—
３结 论
ｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ【Ｊ １．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ，２００２，３７（８）：
１４１１—１４１７．
［９］ Ｋｉｍ Ｈ Ｕ，Ｓｕｎ Ｙ Ｋ，Ｓｈｉｎ Ｋ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ
以ＬｉＯＨ・Ｈ２０和ＭｎＣＯ３为原料，在５００ ｏＣ
Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏｌ２ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｎ—ａｑｕｅｏｕｓ ｈｙ—
烧结制备了亚微米级大小的尖晶石型Ｌｉ Ｍｎ Ｏ ：
正极材料．
ｂｒｉｄ ｃａｐａｃｉｔｏｒｌ Ｊ １．Ｐｈｙｓ．Ｓｃｒ，２０１０，１３９：１－６．
［１Ｏ］Ｍａｎｔｈｉｒａｍ Ａ，Ｋｉｍ Ｊ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｐｉｎｅｌ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏｌ２
ｃａｔｈｏｄｅｓ ｂｙ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．
Ｃｅｒａｍ．Ｔｒａｎｓ，１９９８，９２：２９１—３０２．
在０．２ Ｃ倍率电流下，５００ ｃ《＝样品在第１循环
和第３０循环的放电容量分别为１４３．５ ｍＡｈ・ｇ
和１４３．９ ｍＡｈ－ｇ～．在２ Ｃ倍率电流下，样品在第１循
环和第５０循环的放电容量分别为１０９．２ ｍＡｈ・ｇ 和
１２６．１ ｍＡｈ・ｇ～．５００℃样品的颗粒粒径更小，颗
粒尺寸分布更均匀，充放电的电化学极化小，有较
好的大倍率放电性能和循环性能．
［１１］蒋燕萍，谢键，余红明，等．锂离子正极材料
Ｌｉ Ｍｎ Ｏ。：纳米颗粒的制备及其电化学性能［Ａ］．第
七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第６
分册）［Ｃ］．２０１０：７９—８２．
［１２］ｗｕ Ｃ，Ｗａｎｇ Ｚ Ｘ，Ｗｕ Ｆ，ｅｔ ａ１．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ
ｃａｔｉｏｎ—ｄｏｐｅｄ ｓｐｉｎｅｌ ＬｉＭｎ２ Ｏ４ ｏｒｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，２００１，１４４（３）：２７７—２８５．
［１３］李有坤，邱克辉．尖晶石型ＬｉＭｎ：０ 的凝胶燃烧法
制备［Ｊ］．功能材料，２０１３，４４（４）：４９８—５０１．
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｓｐｉｎｅｌ Ｌｉ４Ｍｎ５ ０１２ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＺＨＯＵ Ｈｕｉ，ＷＡＮＧ Ｌａｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｘｉａｎｇ—ｘｉａｎｇ，ＣＡＩ Ｂｉｎ，ＴＯＮＧ Ｑｉｎｇ—ｓｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ ３５０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｉｎｅｌ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ】２ ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ ｓｉｚｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ
ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＬｉＯＨ・Ｈ，Ｏ ａｎｄ ＭｎＣＯ ａｓ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｍｏｄｅｒｎ ａｄｖａｎｃｅｄ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｓｔ，Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｓ—ｐｒｅｐａｒｅｄ ｓａｍｐｌｅｓ．
Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ５００ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｔ
ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １４３．５ ｍＡｈ・ｇ ｉｎ ｔｈｅ １ｓｔ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １４３．９ ｍＡｈ・ｇ ｉｎ ｔｈｅ ３０ｔｈ
ｃｙｃｌｅ ｗｈｉｌｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ａｔ ｔｈｅ ０．２ Ｃ ｒａｔｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １０９．２ ｍＡｈ・ｇ ｉｎ ｔｈｅ １ ｓｔ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ １２６．１ ｍＡｈ
・ｇ ｉｎ ｔｈｅ ５０ｔｈ ｃｙｃｌｅ ｗｈｉｌｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ａｔ ｔｈｅ ２ Ｃ ｒａｔｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ １２；ｓｐｉｎｅｌ；ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
2024年9月7日发(作者：奇芃芃)
第３１卷第１期 吉 林 化 工 学 院 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＬＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．１
２０１４年１月
Ｊａｎ． ２０１４
文章编号：１００７—２８５３（２０１４）０１－００８４－０５
尖晶石型ｋｉ４ Ｍ ｎ５ Ｏ１ ２正极材料的合成
周 惠，王 浪，姜祥祥，蔡斌，童庆松
（福建师范大学化学与化工学院，福建福州３５０００７）
摘要：以ＬｉＯＨ・Ｈ Ｏ和ＭｎＣＯ 为原料，采用两段固相法制备了亚微米级大小的尖晶石型Ｌｉ Ｍｎ５Ｏ。２正
极材料．通过充放电测试、ｘ射线衍射、扫描电镜等现代实验方法研究了合成温度对材料的电化学性能
的影响．研究表明：５００ ｏＣ烧结制备的样品表现出最佳的电化学性能．在０．２ Ｃ倍率电流条件下，第１循
环和第３０循环的放电容量分别为１４３．５ ｍＡｈ・ｇ 和１４３．９ ｍＡｈ・ｇ～；在２ Ｃ倍率电流下，样品的第１
循环和第５０循环的放电容量分别为１０９．２ ｍＡｈ・ｇ 和１２６．１ ｍＡｈ・ｇ～．
关键词：两段固相法；Ｌｉ Ｍｎ ０ 尖晶石；烧结温度
文献标志码：Ａ 中图分类号：０ ６１４．１１１＋１；０６１４．７＋１１
随着可移动电子产品的快速发展，对低廉锂 烧结８ ｈ，制得４２０℃样品．采用相同的制备工艺，
将第二阶段的烧结温度分别改变为４６０、５００、５４０℃，
分别制得４６０、５００和５４０℃样品．
１．２样品物相结构的测定
离子电池的需求更加迫切．在锂离子电池体系中，
正极材料对电池的性价比有决定性的影响．尖晶
石型Ｌｉ Ｍｎ ０ ：正极材料具有原料来源丰富、价格
低廉、嵌锂量大、充放电过程晶胞膨胀率小、制备
简单等优点 Ｊ．在Ｌｉ Ｍｎ ０ ：充放电过程中，锂离
子的脱嵌反应主要发生在３ Ｖ区，理论放电容量
为１６３ ｍＡｈ・ｇ ＿２ｊ．该正极材料已采用固相烧结
法 引、溶胶凝胶法 Ｊ、水热法 Ｊ、微波烧结法
和液相燃烧法 等进行制备．不过，目前制备的
Ｌｉ Ｍｎ ０ 仍存在低温放电性能差、高温放电容量
衰减率高和制备条件难以控制等不足．烧结温度
高于５００℃时，制备的Ｌｉ Ｍｎ ０ ：易分解成
采用ｘ’Ｐｅｒｔ Ｐｒｏ ＭＰＤ Ｘ射线粉末衍射仪（荷
兰，Ｐｈｉｌｉｐｓ公司）测试样品ＸＲＤ衍射数据．测试中
采用ＣｕＫｃ￣靶（波长１．５４１ ７８Ａ），电流３０ ｍＡ，电
压４０ ｋＶ，测试步长０．０１２ ９。，扫描速度４。／ｍｉｎ，
扫描范围５。一９５。．
１．３样品前驱物热稳定性的测定
采用ＴＧＡ／ＳＤＴＡ８５ １热重分析仪（瑞士，Ｍｅｔｔ．
１ｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ公司）测试样品前驱物的热稳定性．测
试中采用空气为载气，气流速度４５ ｍＬ／ｍｉｎ，升温
速率５℃／ｍｉｎ，测试的温度范围为３０～６００℃．
１．４实验电池的组装及充放电性能的测试
０４（Ｙ＜０．３３）和Ｌｉ２ＭｎＯ３¨…．考虑到合
成温度对Ｌｉ Ｍｎ Ｏ ：材料的电化学性能有很大的
影响，本文采用简便的两段固相烧结法，在空气气
氛下制备了Ｌｉ Ｍｎ Ｏ 材料，研究合成温度对材料
性能的影响．
Ｌｉ１＋ Ｍｎ２
将正极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照质量
比８５：１０：５混合，加入一定量１一甲基－２一吡咯烷酮
（ＮＭＰ），球磨制得浆料¨Ｊ．将浆料均匀涂覆在铝
片上，在１０５ 下真空干燥，制得正极片．在充满
氩气的手套箱中，将金属锂负极、Ｃｅｌｇａｒｄ２４００聚
丙烯隔膜、正极片、电池壳及电解液组装成
ＣＲ２０２５型纽扣电池．电解液为含１．０ ｍｏｌ・Ｌ
ＬｉＰＦ 的ＥＣ和ＤＥＣ的混合溶液（ＥＣ：ＤＥＣ的重
量比为１：１）．采用新威测试系统测试电池的充放
电性能．测试温度：３０±１℃，测试电压范围：２．５
～
１ 实验部分
１．１ 样品的制备
按照锂离子和锰离子的摩尔比１：１．２３称量
ＬｉＯＨ・Ｈ ０和ＭｎＣＯ ，加入去离子水，球磨混合
后真空干燥，制得前驱物．将前驱物置于管式炉
中，在空气气氛中，先在２２０℃烧结４ ｈ，再在４２０
４．５ Ｖ Ｅ
．
收稿日期：２０１３—１１－０６
基金项目：福建省科技厅重点项目（２０１０１０００５）；科技部科技人员服务企业项目（２００９ＧＪＣ４０００３）
作者简介：周惠（１９８９－），女，湖南衡阳人，福建师范大学硕士研究生，主要从事电池电极材料方面的研究
通信作者：童庆松，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｔｏｎｇ＿３５０３＠ｆｊｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第１期 周惠，等：尖晶石型Ｌｉ４Ｍｎ５０１２正极材料的合成
１．５交流阻抗谱和循环伏安曲线的测试
采用ＣＨＩ６６０Ｃ电化学工作站测试样品的交
流阻抗谱和循环伏安曲线．交流阻抗谱测量的频
率范围是１０ ～０．０１ Ｈｚ，振幅电压为０．００５ Ｖ．循
温度区间，失重率为４．０％．测试低于１５０℃对应
的失重率很小，表明该前驱物中吸附水量不多．第
１失重区是前驱物中结晶水挥发产生的 ；第２
失重区是前驱物中氢氧化物和碳酸盐分解，同时
伴随着生成Ｌｉ Ｍｎ ０ 的反应；结合２．１中ＸＲＤ
环伏安曲线测量的电压范围为２．０～４．８ Ｖ（ＶＳ．
Ｌｉ ／Ｌｉ）．
１．６样品红外光谱的测定
采用Ｔｈｅｒｍｏ Ａ ｖａｔａｒ ３６０红外光谱仪（美国，
Ｎｉｃｏｌｅｔ公司）测试样品的红外光谱．测试的分辨
衍射图的结果，可以推测第３失重区是该前驱物
的结晶过程；第４失重区是Ｌｉ Ｍｎ ０ ：颗粒表面的
氧失去造成的 Ｊ．由此可知，制备Ｌｉ Ｍｎ ０ 材料
的温度以低于５００℃为宜．这与ＸＲＤ衍射分析的
率为２ ａｍ～，波长范围为４００～４ ０００ ｅｍ～．
１．７样品显微形貌的测定
采用Ｎｏｖａ Ｎａｎｏ ＳＥＭ２３场发射扫描电子显微
镜观察样品的显微形貌．测试电压为１０．０ ｋＶ．
２结果与讨论
２．１ 样品的物相结构
图１是不同温度制备的样品的ＸＲＤ衍射图．
由图１可知，制备的样品的ＸＲＤ衍射图上衍射峰
的位置及特征都与ＪＣＰＤＳ ４６－０８１０卡片 的基本
相符，呈现尖晶石结构的典型特征．图１表明，随
着烧结温度的升高，制备的样品的（１１１）、（３１１）、
（４００）、（４４ｏ）晶面的衍射峰的强度呈现先升高，
后降低的特征．５００ ｃｃ样品的衍射峰强度最大，表
明该样品的结晶性最好．
ＪＣＰＤＳ ００—０４６—０８１０卡片
０
２０／。
图１ 不同温度制备的样品的ＸＲＤ衍射图
２．２样品的前驱物的热稳定性
、
图２是步骤１．１制备的样品的前驱物的热重
曲线图．从图２可以看出，在３０～６００℃温度区
间，该前驱物主要有四个失重区．第１个失重区位
于１５０～３１０ ｃＣ温度区间，失重率为３．１％；第２
个失重区位于３１０～３９５℃温度区间，失重率为
１６．４％；第３个失重区位于３９５～５００。【＝温度区间，
失重率为４．５％；第４个失重区位于５００～６００℃
结论类似．
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／￣Ｃ
图２前驱物的热重曲线图
２．３样品的充放电性能
图３是在０．２ ｃ倍率电流下样品在第１循环
的放电曲线图．
Ｃａｐａｃｉｔｙ／（ｍＡｈ。ｇ ）
图３在０．２ Ｃ倍率电流下样品在第１循环的放电曲线图
由图３可知，所有样品的放电曲线都在４．０Ｖ
区和２．８ Ｖ区各有一个放电平台，这与文献［５］报
道的结果一致．其中，位于４．０ Ｖ区的放电平台很
小，对应的放电容量不到２５．０ ｍＡｈ・ｇ～；而位于
２．８ Ｖ区的放电平台较长，贡献了主要的放电容
量．４２０、４６０、５００、５４０℃样品在２．８ Ｖ区的放电容
量分别为６４．２、７０．５、７４．１和６１．３ ｍＡｈ・ｇ～．相
吉林化工学院学报
比之下，５００℃和５４０ ｏＣ样品在第１循环的放电曲
线的放电平台更加平坦．
图４是在０．２ Ｃ倍率电流下样品的放电容量
与循环数的关系曲线图．由图４可知，４２０、４６０、
５００和５４０ ｏＣ样品在第１循环的放电容量分别是
由图５可知，与０．２ Ｃ倍率电流情况相似，在
２ Ｃ倍率电流下，４２０℃和５００℃样品放电曲线仍
由位于４．０ Ｖ区的短放电平台和位于２．８ Ｖ区的
长放电平台组成．与４２０℃样品相比，５００℃样品
１５９．６、１３６．９、１４３．５、１４０．５ ｍＡｈ・ｇ～，第３０循环
的放电容量分别是１３７．９、１４１．５、１４３．９、１４９．２
ｍＡｈ・ｇ～，３０循环的容量衰减率分别是１３．６％、
一
放电容量更高，位于２．８ Ｖ区的放电平台的电压
也高．
图６是在２ Ｃ倍率电流下４２０℃和５００℃样
品的放电容量与循环次数的关系曲线图．由图６
３．３％、一０．３％、一６．２％．由此可知，４２０ ｏＣ样
品在第１循环的放电容量最高，但其循环性能较
差．综合考虑以上制备的样品的放电容量衰减率、
放电容量和２．８ Ｖ区的放电平台的情况，在０．２ Ｃ
倍率电流下，５００℃样品的放电性能和循环性能
最佳．因此，５００℃是合成Ｌｉ Ｍｎ ０ 正极材料的
理想温度．
Ｃｙｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ
图４在０．２ Ｃ倍率电流下样品的放电容量
与循环数的关系曲线图
为了进一步研究大电流条件下充放电性能，
图５列出了在２ Ｃ倍率电流下４２０ 和５００℃样
品在第１循环的放电曲线．
Ｃａｐａｃｉｔｙ／（ｍＡｈ・ｇ ）
图５在２ Ｃ倍率电流下４２０℃和５００℃样品
在第１循环的放电曲线图
可知，在２ Ｃ倍率电流下，４２０℃和５００℃样品在
第１循环的放电容量分别是１１０．９ ｍＡｈ・ｇ 和
１０９．２ ｍＡｈ・ｇ～，第５０循环的放电容量分别为
１２２．９ ｍＡｈ・ｇ 和１２６．１ ｍＡｈ・ｇ。。．综合考虑样
品＿的放电曲线和循环稳定性，５００℃样品的放电
性能更佳．李义兵等 制备的尖晶石Ｌｉ Ｍｎ ０ 样
品在第２０循环的放电容量为８５．０ ｍＡｈ・ｇ～，蒋
燕萍等 制备的Ｌｉ Ｍｎ ０ 样品在第５０循环的
放电容量衰减至１１０．０ ｍＡｈ・ｇ 以下．与其对
比，本文制备的样品具有更好的电化学性能．
Ｃｙｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ
图６在２ Ｃ倍率电流下４２０℃和５００℃样品
的放电容量与循环数的关系曲线图
２．４样品的循环伏安
图７是４２０ ｏ【＝和５００℃样品在１．０ ｍＶ／ｓ扫
描速率下的循环伏安曲线图．从图７可知，两种样
品的循环伏安曲线都有两对氧化一还原峰，分别位
于３．０ Ｖ区和４．０ Ｖ区．其中，位于３．０ Ｖ区的氧
化一还原峰的峰电流及峰面积都比４．０ Ｖ区的大得
多．这与两个样品在３．０ Ｖ区的放电容量比４．０ Ｖ
区的大得多的结论是相符的．图７表明，４２０℃和
５００℃样品在３．０ Ｖ区的氧化－还原峰的电位差分
别是０．５１ Ｖ和０．４８ Ｖ，且５００℃样品在３．０ Ｖ区
的氧化．还原峰的峰面积和峰电流都比４２０℃的
大，说明５００℃样品对应的电化学反应的极化小．
８８ 吉林化工学院学报 ２０１４正
由图１０可知，４２０℃样品的颗粒粒径介于
０．５—１ Ｉｘｍ之间，５００℃样品的颗粒粒径介于０．１～
０．２ ｍ之问．从理论上来看，随着烧结温度的升
参考文献：
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福建：福建师范大学，２００４．
［２］ 刘聪．锂离子电池锰酸锂阴极材料的合成及性能［Ｄ］．
广东：华南师范大学，２００９．
『３］ Ｓｖ．Ｉｖａｎｏｖａ，Ｚｈｅｃｈｅｖａ Ｅ，Ｎｉｈｔｉａｎｏｖａ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｎａｎｏ—ｄｏ—
高，制备的样品的颗粒尺寸一般有所增大 ．然
而，从论文２．２部分讨论可知，样品前驱物加热
后，在３１０ ｏＣ～３９５ ｏＣ温度区间的失重率为ｌ６．４％，
在３９５ ｏＣ～５００ ｑＣ温度区间的失重率为４．５％，考
ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｌｉ４ Ｍｎ５ ０１２ ｓｐｉｎｅｌ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ，
２０１１，４６：７０９８－７１０５．
虑到前驱物（ＬｉＯＨ・Ｈ Ｏ和ＭｎＣＯ 的混合物）烧
结过程中氧气参加反应会增加重量，因此释放
Ｈ Ｏ和ＣＯ 气体量较大．推测５００ ｏＣ样品的烧结
温度更高，前驱物烧结时释放气体的速度更快，引
起反应物颗粒的破碎，造成本文５００ ｃ（＝样品的颗
粒粒径较４２０ ｏＣ样品颗粒粒径更小．由于５００ ｏＣ
样品颗粒粒径更小，颗粒尺寸分布更均匀，在充放
电过程的中锂离子嵌入和脱出的路径更短，电化
学极化小使样品有较好的大倍率放电性能．
［４］ 孙淑英，张钦辉，于建国．低维纳米立方相
Ｌｉ Ｍｎ Ｏ，：的制备及锂吸附性能［Ｊ］．无机材料导
报，２０１０，２５（６）：６２６－６３０．
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极材料的制备与电化学性能［Ｊ］．有色金属，２００７，
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［６］ Ｋｉｍ Ｊ，Ｍａｎｔｈｉｒａｍ Ａ．Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｅ—
ｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ１２［Ｊ］．Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．
Ｓｏｃ，１９９８，１４５（４）：５３—５５．
【７ Ｈａｏ Ｙ Ｊ，Ｗａｎｇ Ｙ Ｙ，Ｌａｉ Ｑ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｉ ｈ４Ｍｎ，Ｏｌ２ ｉｎ ｈｙｂｒｉｄ ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ［Ｊ］．
Ｊ．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｅｈｅｍ，２００９，１３：９０５—９１２．
１８］ Ｚｈａｎｇ Ｙ Ｃ，Ｗａｎｇ Ｈ，Ｗａｎｇ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ１２ ｂｙ ａ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒ—
３结 论
ｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ【Ｊ １．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ，２００２，３７（８）：
１４１１—１４１７．
［９］ Ｋｉｍ Ｈ Ｕ，Ｓｕｎ Ｙ Ｋ，Ｓｈｉｎ Ｋ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ
以ＬｉＯＨ・Ｈ２０和ＭｎＣＯ３为原料，在５００ ｏＣ
Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏｌ２ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｎ—ａｑｕｅｏｕｓ ｈｙ—
烧结制备了亚微米级大小的尖晶石型Ｌｉ Ｍｎ Ｏ ：
正极材料．
ｂｒｉｄ ｃａｐａｃｉｔｏｒｌ Ｊ １．Ｐｈｙｓ．Ｓｃｒ，２０１０，１３９：１－６．
［１Ｏ］Ｍａｎｔｈｉｒａｍ Ａ，Ｋｉｍ Ｊ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｐｉｎｅｌ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏｌ２
ｃａｔｈｏｄｅｓ ｂｙ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．
Ｃｅｒａｍ．Ｔｒａｎｓ，１９９８，９２：２９１—３０２．
在０．２ Ｃ倍率电流下，５００ ｃ《＝样品在第１循环
和第３０循环的放电容量分别为１４３．５ ｍＡｈ・ｇ
和１４３．９ ｍＡｈ－ｇ～．在２ Ｃ倍率电流下，样品在第１循
环和第５０循环的放电容量分别为１０９．２ ｍＡｈ・ｇ 和
１２６．１ ｍＡｈ・ｇ～．５００℃样品的颗粒粒径更小，颗
粒尺寸分布更均匀，充放电的电化学极化小，有较
好的大倍率放电性能和循环性能．
［１１］蒋燕萍，谢键，余红明，等．锂离子正极材料
Ｌｉ Ｍｎ Ｏ。：纳米颗粒的制备及其电化学性能［Ａ］．第
七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第６
分册）［Ｃ］．２０１０：７９—８２．
［１２］ｗｕ Ｃ，Ｗａｎｇ Ｚ Ｘ，Ｗｕ Ｆ，ｅｔ ａ１．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ
ｃａｔｉｏｎ—ｄｏｐｅｄ ｓｐｉｎｅｌ ＬｉＭｎ２ Ｏ４ ｏｒｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，２００１，１４４（３）：２７７—２８５．
［１３］李有坤，邱克辉．尖晶石型ＬｉＭｎ：０ 的凝胶燃烧法
制备［Ｊ］．功能材料，２０１３，４４（４）：４９８—５０１．
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｓｐｉｎｅｌ Ｌｉ４Ｍｎ５ ０１２ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＺＨＯＵ Ｈｕｉ，ＷＡＮＧ Ｌａｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｘｉａｎｇ—ｘｉａｎｇ，ＣＡＩ Ｂｉｎ，ＴＯＮＧ Ｑｉｎｇ—ｓｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ ３５０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｉｎｅｌ Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ】２ ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ ｓｉｚｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ
ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＬｉＯＨ・Ｈ，Ｏ ａｎｄ ＭｎＣＯ ａｓ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｍｏｄｅｒｎ ａｄｖａｎｃｅｄ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｓｔ，Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｓ—ｐｒｅｐａｒｅｄ ｓａｍｐｌｅｓ．
Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ５００ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｔ
ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １４３．５ ｍＡｈ・ｇ ｉｎ ｔｈｅ １ｓｔ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １４３．９ ｍＡｈ・ｇ ｉｎ ｔｈｅ ３０ｔｈ
ｃｙｃｌｅ ｗｈｉｌｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ａｔ ｔｈｅ ０．２ Ｃ ｒａｔｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １０９．２ ｍＡｈ・ｇ ｉｎ ｔｈｅ １ ｓｔ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ １２６．１ ｍＡｈ
・ｇ ｉｎ ｔｈｅ ５０ｔｈ ｃｙｃｌｅ ｗｈｉｌｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ａｔ ｔｈｅ ２ Ｃ ｒａｔｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；Ｌｉ４ Ｍｎ５ Ｏ １２；ｓｐｉｎｅｌ；ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ