碳納米管含量對球形LiNi0.5Mn1.5O4正極材料倍率性能的影響

周國江， 余 濤， 周 揚(yáng)， 劉智嘉， 王振波

(1.黑龍江科技大學(xué) 環(huán)境與化工學(xué)院， 哈爾濱150022； 2.黑龍江省能源環(huán)境研究院， 哈爾濱150000； 3.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 哈爾濱150001)

0 引 言

目前廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正極材料，如鈷酸鋰(LiCoO2,LCO)、錳酸鋰(LiMn2O4,LMO)、磷酸鐵鋰(LiFePO4,LFP)和三元材料(LiNixCoyMn1-x-yO2，NCM)等，由于導(dǎo)電性較差，限制了大倍率下充放電性能[1-2]。尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4因放電電壓平臺較高，而成為鋰離子電池正極材料中最具應(yīng)用前景的材料之一[3]。鋰離子在正負(fù)極材料中的脫出和嵌入是鋰離子電池充放電過程中發(fā)生的主要電極反應(yīng)，提升鋰離子電池電導(dǎo)率能夠提升材料的倍率性能和大電流放電性能[4]。尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4具有4.7 V的高壓放電平臺，能滿足高壓設(shè)備的能源供給要求。LiNi0.5Mn1.5O4在高壓放電下由小電流轉(zhuǎn)向大電流放電時(shí)Jahn-tell效應(yīng)加劇使電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)和電化學(xué)阻抗(Warburg阻抗)增大，其放電比容量急劇下降。因此，提升LiNi0.5Mn1.5O4電極材料的倍率性能的一個(gè)重要方面是提高離子電導(dǎo)率[5]。碳納米管因介孔和良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使其導(dǎo)電性能得到顯著的改善，電池電阻大幅度降低，離子傳輸大大增強(qiáng)，加之具有柔性和可拉伸性，對電極的循環(huán)性能至關(guān)重要[6-7]。鋰離子電池倍率性能更多依賴于電子導(dǎo)電性。添加碳納米管能夠提供優(yōu)良的電子擴(kuò)散通道，降低顆粒之間的接觸電阻，促進(jìn)Li+的擴(kuò)散，從而提高材料的離子電導(dǎo)率和倍率性能[8]。筆者采用乙醇溶劑熱輔助沉淀法制備碳納米管復(fù)合鎳錳酸鋰(LNMO/MWCNTs)的球形正極材料，采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、充放電性能測試、循環(huán)伏安法對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行研究，主要以電化學(xué)阻抗譜法(EIS)詳細(xì)研究碳納米管復(fù)合含量對鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(DLi)和電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)的影響，分析加入碳納米管提升復(fù)合材料電導(dǎo)率的內(nèi)在因素。在不降低正極材料能量比密度和放電比容量的前提下，尋求碳納米管的適宜添加量，滿足復(fù)合材料能量比密度和放電比容量且提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率，以期改善復(fù)合材料的倍率性能。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用的藥品主要有：NiSO4·6H2O(w≥ 98.5%)、MnSO4·H2O(w≥ 99.0%)、Na2CO3(w≥ 99.8%)、氨水(25% ≤w≤ 28%)、NaHCO3(w≥ 99.5%)、Li2CO3(w≥ 98.0%)、乙醇(w≥ 99.7%)，均為分析純、多壁碳納米管MWCNT(w≥ 95%)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要有：電子恒溫水浴鍋(上海虞龍儀器設(shè)備有限公司)、蠕動泵(迪創(chuàng)BT100-2J)、恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海齊欣科學(xué)儀器有限公司)。

1.2 材料制備

將NiSO4·6H2O、MnSO4·H2O按化學(xué)計(jì)量比1∶3的摩爾比溶解于去離子水，攪拌溶解均勻。溶液中硫酸鎳的濃度為0.5 mol/L，硫酸錳的濃度為1.5 mol/L。將碳酸鈉置于空燒杯溶于去離子水并攪拌均勻形成2 mol/L的溶液，在Na2CO3溶液中加入適量氨水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%)。將適量NaHCO3放入裝有300 mL去離子水四頸燒瓶，于55 ℃恒溫水浴，將硫酸鹽混合溶液和碳酸鈉混合溶液分別用蠕動泵以30 滴/min和25 滴/min的速率滴入四頸燒瓶，加到保持水浴溫度為55 ℃進(jìn)行恒溫?cái)嚢?，控制pH值在7.5附近浮動，滴加結(jié)束恒溫水浴55 ℃、攪拌10 h，靜置沉降6 h，使鎳鹽和錳鹽完全沉淀。將所得的沉淀物使用蒸餾水多次洗滌沉淀至pH值為中性，抽濾后所得的沉淀物置于恒溫鼓風(fēng)烘箱中120 ℃烘干備用。將沉淀物放入研缽中，在研缽中加入碳酸鋰，其投放量按照錳離子與鋰離子的物質(zhì)的量比為3∶2加入(鋰的實(shí)際加入量比理論值高出5%)。研磨均勻后得到的前驅(qū)體碳酸鹽Ni0.25Mn0.75CO3與Li2CO3混合物，在馬弗爐中升溫至500 ℃預(yù)處理6 h，再升溫至900 ℃煅燒12 h，得到LiNi0.5Mn1.5O4正極材料。將得到的LiNi0.5Mn1.5O4稱取5份分別為1.00、0.95、0.90、0.85、0.80 g，稱取碳納米管(MWCNT)0、0.05、0.10、0.15和0.20 g與備用的5份LiNi0.5Mn1.5O4分別轉(zhuǎn)移到5個(gè)100 mL水熱反應(yīng)釜中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、5%、10%、15%、20%的碳納米管與LiNi0.5Mn1.5O4的混合物，然后分別在5個(gè)100 mL的水熱反應(yīng)釜中加入60 mL乙醇形成懸濁液。將5個(gè)反應(yīng)釜放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在100 ℃干燥箱中反應(yīng)20 h，經(jīng)過離心干燥后分別得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、5%、10%、15%、20%多壁碳納米管復(fù)合LiNi0.5Mn1.5O4的正極材料，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、5%、10%、15%、20%的復(fù)合材料分別標(biāo)記為：MWCNT0%、MWCNT5%、MWCNT10%、MWCNT15%、MWCNT20%。

1.3 材料分析

在日本Rigaku mutiflex衍射儀(d/max-2 500)上，利用Cu Kα輻射進(jìn)行粉末X射線衍射測量，以識別材料的晶體結(jié)構(gòu)，2θ的掃描范圍為10 °～80 °。利用掃描電子顯微鏡(Phenom，Phenom-Prox，中國)在加速電壓為15 kV時(shí)觀察了粉末的表面微觀形貌。

1.4 紐扣電池測試分析

按質(zhì)量比為8∶1∶1分別稱取LNMO/MWCNTs復(fù)合正極材料、super-p(導(dǎo)電炭黑)和PVDF(聚偏佛乙烯)放入稱量瓶中，加入適量的1-甲基-2-吡咯烷酮溶劑進(jìn)行稀釋，將稱量瓶放在磁力攪拌器上攪拌10 h。然后將混合后的漿料均勻的涂覆在鋁箔上，真空狀態(tài)下120 ℃干燥12 h，并用手動沖片機(jī)沖成直徑為7 mm的圓形極片。采用Li金屬為負(fù)極，將電極片放入充滿高純氬氣的真空手套箱中組裝得到CR2025紐扣電池。

然后使用Land BTS自動電池測試系統(tǒng)(深圳市新威電子有限公司)對電池進(jìn)行充電/放電循環(huán)測試。以0.2 C(1.0 C=146.7 mA/g)恒流充放電活化3圈，以1.0 C進(jìn)行循環(huán)性能測試。用CHI650D電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司)進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)測試和電化學(xué)阻抗譜(EIS)測試。CV循環(huán)測試以負(fù)極作為參比電極和輔助電極，正極為工作電極，掃描速度為0.000 1 V/s，掃描電位為3.5～5.1 V。電化學(xué)阻抗譜的開路電壓(OCV)為活化三圈后的電池電壓。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)表征

2.1.1 XRD分析

圖1是LNMO/MWCNTs復(fù)合材料的XRD圖譜。由圖1可以看出，LiNi0.5Mn1.5O4材料在2θ為18.8°、36.4°、38.1°、44.4°、48.5°、58.6°、64.4°、67.8°、76.3°處的衍射峰應(yīng)分別歸屬于尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4的(111)、(311)、(222)、(400)、(331)、(511)、(440)、(531)、(533)晶面的衍射峰。LiNi0.5Mn1.5O4晶體經(jīng)常會出現(xiàn)43.5°和67.3°的Li1-xNixO雜質(zhì)峰。該物質(zhì)為化學(xué)惰性，會降低材料的容量和增加材料的電化學(xué)阻抗。這些雜質(zhì)峰在圖1中幾乎不存在，表明樣品中雜質(zhì)含量很少，形成了較純的尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4[6]。位于2θ= 26.2°處的衍射峰為多壁碳納米管的(002)晶面的衍射峰[9-11]，說明多壁碳納米管經(jīng)過乙醇溶劑熱反應(yīng)后已經(jīng)復(fù)合到LiNi0.5Mn1.5O4的表面上形成了復(fù)合材料，并且碳納米管的復(fù)合量由5%到20%時(shí)，在XRD圖譜中的26.2°衍射峰強(qiáng)度開始增強(qiáng)。

圖1 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料的XRD譜圖

2.1.2 SEM分析

圖2為LiNi0.5Mn1.5O4復(fù)合材料的SEM圖。可見經(jīng)過復(fù)合后長度為0.5～2.0 μm的碳納米管分散在制備的球形LiNi0.5Mn1.5O4的表面和孔隙之間，與球形的一次顆粒尖晶石緊密的結(jié)合在一起，結(jié)合方式是“線—面”接觸。碳納米管與活性材料的接觸面積大，提高活性材料顆粒表面的電子傳輸，構(gòu)建了協(xié)同的短程導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，大幅提高活性材料的導(dǎo)電性。分散在球形表面和空隙之間的碳納米管能提高球形LiNi0.5Mn1.5O4中的鋰離子傳輸速率和在高倍率下球形結(jié)構(gòu)里的鋰離子與電解液中鋰離子的交換速率，減少電荷轉(zhuǎn)移電阻，提升材料的整體導(dǎo)電性，增加材料的倍率性能。

2.2 電化學(xué)性能分析

2.2.1 倍率性能

為了研究碳納米管含量對材料倍率性能的影響，在3.5～4.9 V的電壓范圍以0.2、1.0、2.0、5.0、2.0、0.2 C分別進(jìn)行5圈倍率循環(huán)測試，得到不同條件下LNMO/MWCNTs復(fù)合材料的倍率性能，如圖3所示。

由圖3可見，在5.0 C電流下與碳納米管復(fù)合后所有樣品的容量衰減值均小于沒有復(fù)合碳納米管的MWCNT0%，復(fù)合碳納米管的樣品倍率性能均有提升，MWCNT15%樣品的倍率性能最好。這是因?yàn)榧尤脒m量的碳納米管對活性材料的容量影響較小，并且能夠提高活性材料的離子電導(dǎo)率，從而使活性材料在大電流放電時(shí)也有較高的離子電導(dǎo)率，抑制活性材料在大電流放電時(shí)因Jahn-teller效應(yīng)加劇而使容量急劇衰減，保持材料較好的導(dǎo)電性[12]。MWCNT15%在1.0 C小電流放電時(shí)比容量為133 mAh/g，在5.0 C大電流放電時(shí)比容量為110 mAh/g，在5.0 C大電流放電時(shí)的容量保持率為1.0 C放電時(shí)的82.7%。對比樣品MWCNT0%在1.0 C電流放電時(shí)比容量為125.6 mAh/g，5.0 C放電時(shí)比容量急劇下降約為62 mAh/g，容量保持率僅為1.0 C的49.3%。MWCNT20%在1.0 C電流放電時(shí)比容量為130.5 mAh/g，在5.0 C電流放電時(shí)比容量為87.4 mAh/g，容量保持為1.0 C的70%。研究表明，復(fù)合適量的碳納米管有利于提高材料的倍率性能，過多的碳納米管意味著更加曲折的Li+擴(kuò)散通道，反而會降低材料的倍率性能[8]。MWCNT20%樣品由于復(fù)合過多碳納米管，會對鋰離子傳輸產(chǎn)生明顯的阻礙作用，倍率性能低于MWCNT15%的倍率性能，5.0 C放電時(shí)容量衰減比MWCNT15%要大。在LiNi0.5Mn1.5O4表面的碳納米管能提供的短程導(dǎo)電，對提升鋰離子電池的倍率性能有很強(qiáng)作用，可見通過復(fù)合碳納米管能夠有效提高活性材料的倍率性能。

圖2 MWCNT0%和碳納米管復(fù)合后MWCNT15%的SEM圖

圖3 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料的倍率性能

2.2.2 循環(huán)性能

圖4為在3.5～4.9 V的電壓范圍內(nèi)，以0.2 C活化三圈后再分別以1.0 C循環(huán)200圈和5.0 C循環(huán)100圈的條件下進(jìn)行恒流充放電測試，獲得不同碳納米管含量的LNMO/MWCNTs復(fù)合材料循環(huán)性能。

由圖4可見，在1.0 C小電流放電時(shí)，各個(gè)樣品的放電比容量幾乎保持一樣，在1.0 C電流放電時(shí)，電荷轉(zhuǎn)移電阻小，各個(gè)樣品的Jahn-teller效應(yīng)不明顯，各個(gè)樣品的容量相差不大，加入碳納米管的樣品比MWCNT0%的導(dǎo)電性要好，容量要高，球形材料LiNi0.5Mn1.5O4在1.0 C循環(huán)時(shí)有較高的循環(huán)容量保持率[13]，MNCNT0%在1.0 C首圈的放電比容量為125.6 mAh/g，循環(huán)200圈后放電比容量為119.5 mAh/g，循環(huán)容量保持率為95.1%。在5.0 C大電流循環(huán)時(shí)，球形材料LiNi0.5Mn1.5O4的放電比容量急劇衰減，可見沒有加入碳納米管的MWCNT0%樣品在5.0 C循環(huán)時(shí)首圈放電比容量急劇衰減為60 mAh/g，循環(huán)100圈后循環(huán)容量僅有75 mAh/g，在5.0 C放電時(shí)首圈容量僅為1.0 C容量的49.3%。MWCNT15%在5.0 C大電流放電時(shí)，首圈放電比容量為110 mAh/g，循環(huán)100圈后容量穩(wěn)定為107.8 mAh/g，首圈容量保持率為1.0 C的82.7%，可見加入了適量的碳納米管，在提升倍率性能的同時(shí)也能維持穩(wěn)定的循環(huán)容量保持率[6-7]。LNMO/MWCNTs復(fù)合材料從小電流1.0 C轉(zhuǎn)向大電流5.0 C放電時(shí)，容量衰減小，循環(huán)容量保持率穩(wěn)定，這與測試的倍率性能相一致。

圖4 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料分別在1.0 C和5.0 C電流下的循環(huán)性能

2.2.3 充放電性能

圖5為所制備的LNMO/MWCNTs在0.2 C活化三圈后的1.0 C和5.0 C首圈充放電特性曲線。

5.0 C充放電曲線圖中所有樣品的放電比容量都在電勢4.7 V(vs. Li+/Li)的平臺放出的，維持著1.0 C的電勢平臺。這表明大電流放電時(shí)也能維持高壓穩(wěn)定性，該電壓平臺對應(yīng)Ni4+/Ni3+，Ni3+/Ni2+氧化還原對[14-16]，5.0 C充放電特性曲線中雖然沒有4 V左右的Mn3+還原氧化峰電壓平臺出現(xiàn)[17]，在5.0 C放電時(shí)活性材料一直維持在4.7 V高壓放電平臺，這能提升材料的能量轉(zhuǎn)化效率。5.0 C電流放電時(shí)Mn基本以+4形態(tài)存在，能夠有效維持材料的循環(huán)容量保持率，這與循環(huán)性能分析相匹配。

圖5 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料在1.0 C和5.0 C下充放電特性曲線

2.2.4 循環(huán)伏安

圖6為LNMO/MWCNTs復(fù)合材料活化三圈后測得循環(huán)伏安曲線。MWCNT15%樣品的氧化峰和還原峰電位相差較小，大約為0.15 V，表明樣品極化小，有利于恒壓放電。加入碳納米管的樣品氧化峰電位差值均低于MWCNT0%樣品，證明碳納米管的加入能夠明顯提升復(fù)合材料的導(dǎo)電性，降低極化作用。MWCNT15%樣品的氧化峰和還原峰的峰值最高，證明樣品的離子導(dǎo)電性最強(qiáng)。

圖6 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料的循環(huán)伏安曲線

2.2.5 電化學(xué)阻抗

圖7為LNMO/MWCNTs復(fù)合材料在0.2 C活化三圈后在開路電勢(OCV)時(shí)的Nyquist圖。用于擬合的等效電路圖如圖7插圖所示。圖7中的Z′為實(shí)部阻抗，Z″為虛部阻抗。從圖7可以看出,所有樣品的阻抗譜圖都是由高頻區(qū)半圓、中頻區(qū)半圓、低頻區(qū)斜線3部分組成，而未進(jìn)行循環(huán)時(shí)兩個(gè)半圓非常不明顯。這是因?yàn)樵贠CV時(shí)，鋰離子未發(fā)生脫嵌所致，表面的SEI膜尚未形成，只顯示中頻段的半圓反應(yīng)的是電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct信息。高頻區(qū)的半圓代表了電池電極、活性材料顆粒以及電解液的歐姆電阻Rs，電解液的歐姆電阻與鋰離子和電子通過電解液、多孔隔膜、導(dǎo)線、活性材料顆粒等運(yùn)輸有關(guān)[18]；中頻段的半圓來自于電化學(xué)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct，其半徑越小，表示電解質(zhì)/氧化物電極界面的電荷傳輸阻抗越小；低頻段斜線代表Li+的Warbug阻抗[19-20]。

圖7 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料活化三圈后的Nyquist圖及其擬合等效電路

從圖7可以看出，復(fù)合適量碳納米管的MWCNT15%樣品電荷轉(zhuǎn)移電阻最小；復(fù)合過多的碳納米管MWCNT20%樣品，由于加入過多的碳納米管反而使Li+擴(kuò)散距離延長，電荷轉(zhuǎn)移電阻反而增大[8]。復(fù)合碳納米管的LNMO/MWNCTs復(fù)合材料都比沒有經(jīng)過溶劑熱復(fù)合的MWCNT0%樣品的電荷轉(zhuǎn)移電阻小。鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(DLi)計(jì)算式為[21]：

(1)

式中：n——氧化過程中每個(gè)分子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，個(gè)；

R——?dú)怏w常數(shù)，8.314 J/(mol·K)；

T——絕對溫度，293.15 K；

A——浸入溶液電極面積，1.538 6 cm2；

F——法拉第常數(shù)，96 500 C/mol；

cLi——電極中鋰離子的濃度，0.023 78 mol/cm3；

σ——與(實(shí)部阻抗)Z′有關(guān)的Warburg系數(shù)。

式(1)中Warburg系數(shù)是未知量，故需要對其值進(jìn)行擬合計(jì)算。Warburg系數(shù)可以由電化學(xué)阻抗譜(EIS)中實(shí)軸數(shù)值(Z′)與對應(yīng)的角頻率開平方根的倒數(shù)(ω-1/2)的關(guān)系曲線得出。圖8為復(fù)合材料在低頻區(qū)Z′與ω-1/2曲線中的直線部分關(guān)系，其斜率K為LNMO/MWCNTs的Warburg系數(shù)。LiNi0.5Mn1.5O4材料的n=2。

圖8 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料在低頻區(qū)的Z′與ω-1/2的關(guān)系

由式(1)可以計(jì)算得到LNMO/MWCNTs各個(gè)樣品的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，通過等效電路可以擬合出各個(gè)樣品的電荷轉(zhuǎn)移電阻值。表1給出了EIS擬合譜的一些擬合結(jié)果和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(DLi)。

表1 LNMO/MWCNTs復(fù)合材料的EIS譜的部分?jǐn)M合結(jié)果及計(jì)算的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)

Table 1 Partial fitting results of EIS and lithium-ion diffusion coefficients of LNMO/MWCNTs composites

樣品Rs /ΩRct/ΩDLi/cm2·s-1MWCNT0%3.057440.92.800 14×10-17MWCNT5%1.734347.53.680 04×10-17MWCNT10%4.403382.44.652 56×10-17MWCNT15%4.282243.05.123 62×10-16MWCNT20%5.447320.43.369 64×10-16

從表1可以看出,MWCNT15%的電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)最小，為243 Ω，遠(yuǎn)低于其他樣品的電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)。MWCNT15%的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(DLi)為5.123 62×10-16cm2/s-1高于其他樣品的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(DLi)，遠(yuǎn)高于沒有復(fù)合碳納米管的樣品MWCNT0%。表中的擬合值與電化學(xué)阻抗測試(EIS)譜中的半圓大小相一致，證明通過復(fù)合碳納米管的正極材料LiNi0.5Mn1.5O4能提高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，導(dǎo)電性得到極大改善，電荷轉(zhuǎn)移電阻減少。鋰離子擴(kuò)散系數(shù)增加表明鋰離子從正極材料中脫出/嵌入的速率增大，有利于改善材料的倍率性能[22-24]。

2.3 TG質(zhì)量損失分析

圖9為MWCNT15%復(fù)合正極材料的熱重曲線圖。復(fù)合正極材料熱重曲線的質(zhì)量損失為碳納米管復(fù)合LiNi0.5Mn1.5O4的粉末在空氣條件下測得，熱重測試的升溫速率為10 ℃/min，即圖中損失的質(zhì)量為碳納米管在空氣中燃燒的質(zhì)量損失。

圖9 MWCNT15%復(fù)合材料的熱重曲線

從圖9可以清晰看出，MWCNT15%復(fù)合材料中的碳納米管在440 ℃左右開始燃燒，在800 ℃左右燃燒結(jié)束，質(zhì)量損失約為14%。復(fù)合材料的質(zhì)量在800 ℃以后還有輕微的下降，是因?yàn)闃悠分羞^度金屬揮發(fā)所造成的。MWCNT15%復(fù)合材料粉末的質(zhì)量在800 ℃左右基本維持穩(wěn)定。碳納米管在空氣中燃燒，溫度達(dá)到800 ℃時(shí)已經(jīng)基本燃燒完全，LiNi0.5Mn1.5O4在900 ℃高溫氣氛下仍然不會發(fā)生結(jié)構(gòu)的破壞，質(zhì)量基本不會發(fā)生變化，所以MWCNT15%復(fù)合正極材料含碳納米管的實(shí)際質(zhì)量為14%左右，接近理論15%碳納米管的復(fù)合含量，進(jìn)一步證明MWCNT15%復(fù)合材料的碳納米管含量接近理論值。

3 結(jié) 論

(1) 采用乙醇溶劑熱輔助共沉淀法成功制備了碳納米管復(fù)合球形尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4的正極材料。所合成的LiNi0.5Mn1.5O4成規(guī)則的球形，表面有微孔，粒徑分布窄，碳納米管分布在球形LiNi0.5Mn1.5O4表面上和空隙之間，有利于提高活性物質(zhì)的導(dǎo)電性。

(2) 理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的LNMO/MWCNTs復(fù)合材料電化學(xué)性能最好，材料導(dǎo)電性能最好，電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)為243 Ω，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(DLi)為5.123 62×10-16cm2/s，有最好的倍率性能。