溶膠凝膠法制備AZO包覆MgMn2O4及其電化學(xué)性能

季崇星 朱德澄 陳亦新 朱賢雨 黃繼春 李德成

(蘇州大學(xué)能源學(xué)院，蘇州 215006)

0 引 言

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)于鋰離子動(dòng)力電池的要求也越來(lái)越高[1-2]，這使得越來(lái)越多的公司投入到對(duì)鋰離子電池及相關(guān)電極材料的研究和開發(fā)中來(lái)[3]。目前大多數(shù)的商業(yè)化鋰離子電池仍然采用成本低廉，循環(huán)穩(wěn)定的石墨作為負(fù)極材料。但是，石墨相對(duì)較低的理論比容量(372 mAh·g-1)以及在低溫和較高倍率充電下的安全性等問(wèn)題，使其無(wú)法適應(yīng)新一代鋰離子電池的發(fā)展需要[4]。因此，研究具有更高的能量密度且安全性更好的新型鋰離子電池負(fù)極材料成為了當(dāng)前動(dòng)力電池相關(guān)研究中的重點(diǎn)方向[5]。

2000年，Poizot等率先在Nature雜志報(bào)道了以過(guò)渡金屬氧化物(TMOs)作為鋰離子電池(LIBs)負(fù)極材料的可行性研究[6]，在這之后，越來(lái)越多的科研工作者將研究重點(diǎn)放在了對(duì)這類材料的研究上。其中，具有尖晶石結(jié)構(gòu)的 AMn2O4型(A=Zn、Cu、Ni、Mg…)二元錳基負(fù)極材料，由于其具有理論比容量高(700～900 mAh·g-1)、價(jià)格低廉、熱穩(wěn)定性優(yōu)異以及環(huán)保無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為了相關(guān)研究的一個(gè)熱 點(diǎn)[7]。Zhang等利用聚合物熱解法合成了ZnMn2O4材料，其首次放電比容量可達(dá)766 mAh·g-1，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后，其可逆比容量仍可達(dá)到569 mAh·g-1。Ma等采用溶液回流法合成了CuMn2O4以及CuMn2O4/rGO復(fù)合材料，改善后的材料循環(huán)性能大幅度提升，在50 mA·g-1的電流密度下150次循環(huán)后仍然有935 mAh·g-1的可逆比容量[8]。Liu等通過(guò)水熱法合成MgMn2O4以及Mg(Mn2-xCox)O4系列材料，改性后的材料50圈后可逆比容量為481 mAh·g-1[9]。盡管如此，具有尖晶石結(jié)構(gòu)的AMn2O4型錳基負(fù)極材料仍然有電導(dǎo)率較低，循環(huán)穩(wěn)定性差以及庫(kù)倫效率低等問(wèn)題需要解決[10-11]。目前，針對(duì)此類材料的改性研究較少，主要采用摻雜以及制備特征形貌的方式進(jìn)行改善，并取得了一定的效果，但是未能有效改善材料電導(dǎo)率以及循環(huán)穩(wěn)定性的問(wèn)題。

眾所周知，表面包覆改性是一種能夠有效改善電極材料性能的方法。目前，主流的包覆材料為ZnO、Al2O3等惰性金屬氧化物，但是此類材料會(huì)降低材料的動(dòng)力學(xué)性能，引入高導(dǎo)電的薄膜材料(AZO、ITO等)能夠有效地避免此類問(wèn)題。我們以前的研究結(jié)果表明，AZO的表面包覆可以顯著提高尖晶石型正極材料LiNi0.5Mn1.5O4和LiMn2O4的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性[12]，有效改善材料的動(dòng)力學(xué)性能。我們通過(guò)溶膠凝膠法合成MgMn2O4和一系列AZO包覆的MgMn2O4材料，并對(duì)材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的研究，以期能夠改善MgMn2O4存在的問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品的制備

本實(shí)驗(yàn)使用的全部試劑均為購(gòu)買后直接使用，無(wú)后續(xù)處理過(guò)程。

利用溶膠凝膠法合成MgMn2O4(MMO)的流程如下：將Mg(NO3)2·6H2O(國(guó)藥滬試，AR，99%)、Mn(CH3COO)2·4H2O(麥克林，AR，99%)和檸檬酸(國(guó)藥滬試，AR，99.5%) 按照物質(zhì)的量之比 1∶2∶3 溶解于 30 mL的去離子水中，攪拌至完全溶解。將溶液置于80℃的水浴加熱條件下攪拌6 h至凝膠狀態(tài)，將得到的凝膠放置于120℃烘箱中陳化12 h。將得到的前驅(qū)體研磨之后在空氣氛圍中300℃下恒溫預(yù)燒3 h，冷卻后取出充分研磨。將樣品置于空氣氛圍下在600℃下二次燒結(jié)20 h，冷卻研磨之后，得到MgMn2O4樣品。

利用溶膠凝膠法合成AZO包覆MgMn2O4(AZO@MMO)材料的流程如下：首先，取3 g MgMn2O4樣品分散于30 mL的去離子水中，超聲10 min使其充分分散。之后，分別按照1%、2%、5%(w/w)包覆量將 Zn(CH3COO)2·2H2O(麥克林，AR，98%)、Al(NO3)3·9H2O(國(guó)藥滬試，AR，99%)以及檸檬酸按照物質(zhì)的量之比1∶0.15∶1加入懸濁液中。充分?jǐn)嚢韬螅瑢覞嵋恨D(zhuǎn)移至80℃的水浴鍋中攪拌6 h得到凝膠。將凝膠轉(zhuǎn)移至120℃的恒溫干燥箱中陳化12 h，取出研磨后在空氣氛圍下800℃灼燒6 h，冷卻后取出研磨，得到 1%AZO@MMO、2%AZO@MMO和5%AZO@MMO復(fù)合材料[13]。

1.2 樣品的結(jié)構(gòu)分析和表征

將樣品用乙醇超聲分散后滴在硅片上，干燥后，通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM，SU801日本)觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行能譜分析(EDS)。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM，F(xiàn)EI-Tecnai G20 STWIN，美國(guó))觀察樣品的包覆情況和材料晶體結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)一步觀察和研究材料的微觀形貌。通過(guò)表面積及孔徑分析儀(TristarⅡ3020 Micromeritics，美國(guó))分析包覆前后的樣品的比表面積變化情況。

樣品的晶體結(jié)構(gòu)通過(guò)X射線衍射分析儀(XRD，Bruker D8 advance，德國(guó))測(cè)試得到。以Cu Kα為輻射源，波長(zhǎng)λ＝0.154 056 nm，工作電壓為40 kV，工作電流為 40 mA，掃描范圍為 10°～60°，測(cè)試速率為10°·min-1。通過(guò)X射線光電子能譜(XPS，ESCALAB 250Xi，美國(guó))研究包覆對(duì)于MMO材料晶體結(jié)構(gòu)的影響，以C1s的284.8 eV為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試能譜，測(cè)試電壓為10 kV，測(cè)試電流為10 mA。

1.3 電池組裝以及性能測(cè)試

將活性材料(MMO以及 AZO@MMO)、Super-P(導(dǎo)電碳)和粘結(jié)劑(NaCMC，國(guó)藥滬試，CP)按照質(zhì)量比8∶1∶1研磨混合后，加入適量水，攪拌8 h。將所得到的漿料用自動(dòng)涂膜劑均勻涂抹在銅箔的表面。先將銅箔放置在50℃烘箱中干燥1 h，然后轉(zhuǎn)移至110℃真空干燥箱中干燥12 h，切片，得到極片。

在氬氣氛圍的手套箱中，以1 mol·L-1LiPF6的(DEC+EC 溶液(VDEC∶VEC=1∶1)作為電解液，將極片、隔膜(Celgard 2400)和金屬鋰片(15 mm×1 mm)組裝成CR 2016型扣式電池。

新制的電池靜置6 h后，轉(zhuǎn)移至Land CT 2001 A(武漢藍(lán)電)在恒溫下(25℃)進(jìn)行充放電測(cè)試以及倍率循環(huán)測(cè)試。電壓測(cè)試區(qū)間為0.01～3.0 V，電流密度為100 mA·g-1。電化學(xué)阻抗譜測(cè)試(EIS)在電化學(xué)工作站(辰華CHI660D武漢)上進(jìn)行，掃描范圍為100 kHz～10 mHz，振幅為 10 mV。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)與形貌表征

圖1是MMO和AZO@MMO的XRD圖。對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.23-0392)可以發(fā)現(xiàn)，MMO樣品具有典型的尖晶石結(jié)構(gòu)[14]。包覆前后材料的主要衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)圖一致，且沒有出現(xiàn)明顯的雜峰。包覆后的樣品XRD圖中未發(fā)現(xiàn)明顯的AZO衍射峰，可能是因?yàn)锳ZO包覆量較少，無(wú)法形成足夠強(qiáng)度的衍射峰。表1為通過(guò)Jade計(jì)算得到的晶格常數(shù)數(shù)據(jù)。隨著包覆量的增加，材料的晶格常數(shù)a或b逐漸由0.570 431 nm增大到0.573 707 nm，c從0.929 722 nm增大到0.933 238 nm。這表明在AZO包覆的過(guò)程中，材料的晶胞體積發(fā)生了一定的改變[15]。在MMO化合物中，Mg和O只存在Mg2+和O2-的唯一價(jià)態(tài)，因此我們推測(cè)，應(yīng)該是在包覆過(guò)程中Mn的平均價(jià)態(tài)有所降低才引起了材料的晶格常數(shù)的增大[16]。

圖1 MMO和AZO@MMO的XRD圖Fig.1 XRD patterns of bare MMO and AZO@MMO

表1 MMO和AZO@MMO晶格常數(shù)數(shù)據(jù)Table 1 Calculated lattice parameters of bare MMO and AZO@MMO

圖2 樣品的SEM圖Fig.2 SEM images of the samples

圖2為MMO和AZO@MMO的SEM圖。由圖可知，MMO樣品是由許多納米級(jí)的一次粒子(～75 nm)團(tuán)聚形成的二次聚集態(tài)形貌。包覆量較少(1%、2%)時(shí)，材料的微觀形貌沒有明顯的變化。包覆量為5%時(shí)，樣品的一次粒子形貌發(fā)生明顯的改變，晶粒邊界變得清晰，一次粒子尺寸明顯增大(約500 nm)，表明樣品顆粒的結(jié)晶度有很大的提高。我們通過(guò)測(cè)量樣品的EDS分析進(jìn)一步研究了AZO在材料晶粒上的分布狀況，結(jié)果如圖3所示。在圖3中，我們可以看到，包覆量為2%的AZO@MMO樣品的EDS圖譜中，Zn、Al、Mg、Mn 等元素都呈現(xiàn)出均勻分布的狀態(tài)，沒有發(fā)現(xiàn)某元素在某處大量聚集或缺失的狀態(tài)，表明我們制備的AZO包覆層是均勻包覆在了MMO表面。

圖3 2%AZO@MMO的EDS圖像Fig.3 EDS images of 2%AZO@MMO

圖4 樣品的TEM圖Fig.4 TEM images of the samples

為了進(jìn)一步研究包覆后材料中AZO的分布狀態(tài)，我們進(jìn)行的TEM測(cè)試，結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，MMO的表面為均勻規(guī)則的多邊形形狀，包覆后材料表面出現(xiàn)不均勻的包覆層，且隨著包覆量的增加，包覆層明顯變厚且更加均勻。包覆量為5%時(shí)，包覆層平均厚度為36 nm左右。這證明了在包覆過(guò)程中，后處理的AZO主要附著在樣品的表面。

圖5為5%AZO@MMO的高分辨透射電鏡(HRTEM)圖。從圖中可以明顯地看出2種不同的晶相，分別為AZO和MMO。在2種材料之間，并沒有清晰明確連續(xù)的界面，有一定的過(guò)渡相，還有部分部分區(qū)域?yàn)榉蔷Щ瘏^(qū)域。

圖6的氮?dú)馕?脫附曲線表明樣品為Ⅲ型氮?dú)馕?脫附曲線，說(shuō)明材料中無(wú)介孔結(jié)構(gòu)，結(jié)合材料的SEM以及TEM圖分析，材料的主要孔道結(jié)構(gòu)為顆粒的堆積孔。包覆后，樣品的比表面積明顯下降，且隨著包覆量的增加，比表面積越小。結(jié)合SEM和TEM的測(cè)試結(jié)果分析，這主要是因?yàn)榘埠?，AZO率先填充在材料的界面以及堆積孔處，導(dǎo)致比表面積下降。隨著包覆量的增加，材料的一次粒子尺寸明顯增大，使得比表面積進(jìn)一步下降。

圖5 5%AZO@MMO的HRTEM圖Fig.5 HRTEM images of 5%AZO@MMO

圖6 樣品的氮?dú)馕?脫附曲線Fig.6 Nitrogen adsorption-desorption isotherms of the samples

2.2 電化學(xué)性能

圖7a是MMO及AZO@MMO的首次充放電曲線圖。MMO材料在嵌鋰過(guò)程中，材料主要有2個(gè)放電平臺(tái)。0.9 V左右的峰主要對(duì)應(yīng)于Mn的還原反應(yīng)，位于0.1 V左右的峰主要為Mg的還原以及合金化作用[17]。AZO包覆后的材料低電位平臺(tái)有所提高，5%AZO包覆后材料電位平臺(tái)提高到了0.2 V左右，反應(yīng)的極化現(xiàn)象有所改善，說(shuō)明了材料的動(dòng)力學(xué)特性有所改善。我們認(rèn)為，電位平臺(tái)的小幅升高一方面可以提高材料安全性能，避免了在大電流充放電下的鋰析出問(wèn)題[18]。另一方面，可以避免低電位下Mg不可逆合金化作用的發(fā)生，提高材料的長(zhǎng)循環(huán)能力[19-20]。同時(shí)，充放電曲線中未出現(xiàn)新的充放電平臺(tái)，我們推測(cè)，包覆材料AZO沒有參與首圈的氧化還原反應(yīng)。

圖7 MMO及AZO@MMO的(a)首次充放電曲線圖和(b)庫(kù)倫效率圖Fig.7 (a)First charge-discharge curves of MMO and AZO@MMO and(b)plots of coulombic efficiencies of the corresponding samples

未包覆的MMO初始可逆比容量為475 mAh·g-1，只是其理論比容量(947 mAh·g-1)的44.8%。包覆后材料的初始可逆比容量出現(xiàn)較大幅度的改善，1%、2%和5%AZO@MMO的初始可逆比容量分別為526、514和491.7 mAh·g-1，分別是其理論比容量的55.5%、54.3%和51.9%。包覆量越少，材料的初始可逆比容量越高。我們認(rèn)為初始容量的升高可能來(lái)自于其動(dòng)力學(xué)特性的改善。包覆量越高，活性物質(zhì)中參與反應(yīng)的物質(zhì)的量越少，從而導(dǎo)致了材料整體的比容量有所減少。

圖7(b)是MMO和AZO@MMO的庫(kù)倫效率圖。MMO首圈庫(kù)倫效率為53.6%(424.3/792.1)，首圈不可逆比容量較高。這主要是因?yàn)椋?1)在反應(yīng)中Mn3+→Mn2+的不可逆反應(yīng)；(2)固體電解質(zhì)膜 (SEI)的生成；(3)Mg-Li的合金化作用存在一定的不可逆。第2圈開始，材料的庫(kù)倫效率明顯升高，維持在99%左右。包覆后，材料首圈庫(kù)倫效率略有下降。這主要是因?yàn)榘埠?，材料的?dòng)力學(xué)特性有所改善，反應(yīng)程度加深，Mn不可逆還原反應(yīng)的首圈容量損失更大，使得材料的首圈庫(kù)倫效率下降。材料包覆量越多，材料的首圈庫(kù)倫效率越高，1%、2%和5%AZO@MMO的首圈庫(kù)倫效率分別為45.5%、46.3%和47.6%。隨著包覆量的增加，材料的一次粒子粒徑明顯增大，比表面積減少(圖6)，使得首圈生成的SEI減少，從而提高了首圈庫(kù)倫效率。

圖8是MMO及AZO@MMO的倍率循環(huán)曲線圖。由圖可知，MMO在較高電流密度下可逆比容量出現(xiàn)明顯的下降，在1 600 mA·g-1的電流密度下，材料的平均可逆比容量為329.6 mAh·g-1，僅為理論容量的34.8%，說(shuō)明了MMO的倍率性能較差。AZO包覆后的材料在較高倍率下的性能出現(xiàn)顯著的改善。包覆量較少的1%AZO@MMO在較低倍率下表現(xiàn)優(yōu)于5%AZO@MMO，但在較高倍率 (800、1 600 mA·g-1)下，1%AZO@MMO性能下降明顯高于5%AZO@MMO。5%AZO@MMO 在1 600 mA·g-1的電流密度下平均可逆比容量為433.3 mAh·g-1，較未改性的MMO提高了31%。倍率性能在很大程度上與材料的動(dòng)力學(xué)特性有關(guān)。包覆后，材料中Li+和電子的遷移率顯著改善，使得材料高倍率下的可逆容量出現(xiàn)明顯提升。隨著充放電倍率的提高，少量的包覆很難維持材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，較高倍率下性能下降明顯。由此可見，適量的AZO包覆能夠有效地改善材料的倍率性能。

圖8 MMO及AZO@MMO的倍率循環(huán)曲線圖Fig.8 Cyclic performance at various density of bare MMO and AZO@MMO

圖9是MMO及AZO@MMO的循環(huán)前的電化學(xué)阻抗(EIS)譜圖和阻抗波特圖。波特圖譜中有2個(gè)峰位，相應(yīng)的EIS圖譜中則對(duì)應(yīng)了2個(gè)半圓，分別代表著AZO和MMO兩種材料的界面阻抗[21]。等效電路圖中，Rs代表著電解液、電極和隔膜的阻抗，RAZO和CAZO分別代表包覆材料AZO的阻抗和容抗，RMMO和CMMO分別代表著MMO的阻抗和容抗，Zw為鋰離子在材料中的韋伯?dāng)U散。可以看出，與未包覆的MMO相比，包覆后的材料其高頻區(qū)的半圓直徑明顯變小，這表明導(dǎo)電性能良好的AZO膜包覆能夠有效地改善材料的SEI膜阻抗，從而改善材料的動(dòng)力學(xué)特性[22]。當(dāng)包覆量不同時(shí)，電化學(xué)阻抗幾乎相等，說(shuō)明少量的AZO包覆就能有效地改善材料的電導(dǎo)率，提高Li+和電荷的傳輸效率。

為了進(jìn)一步研究材料的結(jié)構(gòu)，我們進(jìn)行了XPS測(cè)試，結(jié)果如圖10所示。由圖可知，未摻雜的樣品無(wú)法檢測(cè)到Zn的特征峰，隨著包覆量的增大，Zn的特征峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。包覆后，Mn2p3/2的結(jié)合能從641.89 eV略微降低至641.51 eV(5%)，證實(shí)了在包覆過(guò)程中，Mn的平均價(jià)態(tài)略有降低，這一結(jié)果與晶格常數(shù)的變化一致。

圖9 循環(huán)前(a)MMO及AZO@MMO的EIS圖和(b)5%AZO@MMO的波特圖Fig.9 (a)Nyquist plots of bare MMO and AZO@MMO,and(b)Bode plots of 5%AZO@MMO before cycling

圖10 MMO和AZO@MMO的XPS圖譜Fig.10 XPS spectra of bare MMO and AZO@MMO

圖11 MMO及AZO@MMO的循環(huán)性能圖Fig.11 Cyclic performance of bare MMO and AZO@MMO

由圖11的循環(huán)曲線圖可知，未包覆的MMO初始可逆容量為424.3 mAh·g-1。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，電池的可逆比容量逐漸升高。關(guān)于容量的升高，主要受2方面因素的影響：(1)在反復(fù)的脫嵌鋰的過(guò)程中，發(fā)生了較大的體積變化，進(jìn)而導(dǎo)致了MMO顆粒的粉碎。增大了反應(yīng)的接觸面積，加快了反應(yīng)速率，使得材料內(nèi)部大量未參與反應(yīng)的活性材料接觸到電解液，參與到電極反應(yīng)中，從而容量持續(xù)升高[23]。(2)在反應(yīng)過(guò)程中，活性材料表面生成具有可逆容量的有機(jī)物薄膜，產(chǎn)生了一定的寄生電容[24-25]。45圈左右，電池的可逆比容量達(dá)到了頂峰，為475 mAh·g-1，為理論容量的50.2%。之后，容量逐步下降，200次循環(huán)后可逆比容量為295.9 mAh·g-1，僅為初始可逆比容量的69.7%。關(guān)于容量的下降，我們認(rèn)為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，材料破碎程度進(jìn)一步加劇，最終，部分活性材料從集流體上脫落而失活[26]。同時(shí)，持續(xù)生成的SEI膜使得電解液中Li+濃度下降，電池容量下降。包覆后的MMO材料的初始可逆比容量遠(yuǎn)高于未包覆的MMO材料。包覆量為1%時(shí)，材料的比容量出現(xiàn)持續(xù)且急劇地增加，80圈左右達(dá)到了最大值740.1 mAh·g-1，為理論容量的78.2%。之后，電池容量出現(xiàn)急劇的下降，200圈容量為330.5 mAh·g-1，僅為初始容量的62.8%。AZO包覆能夠有效地改善材料的動(dòng)力學(xué)特性，使得Li+和電子的遷移更加容易，更多的活性物質(zhì)能夠參與到電極反應(yīng)過(guò)程中，但隨之而來(lái)的是更加劇烈的體積膨脹，材料的粉化較未改性的MMO更加劇烈。因此，后期材料容量的下降也更加迅速。2%AZO包覆時(shí)，材料容量持續(xù)升高的問(wèn)題出現(xiàn)一定的改善，電池的可逆比容量在120圈左右達(dá)到最高(682.4 mAh·g-1)，200圈可逆比容量為358.4 mAh·g-1，是初始容量的 69.7%，略優(yōu)于 1%的AZO包覆。5%AZO@MMO容量升高的問(wèn)題有了明顯的改善，180圈左右電池的可逆比容量最大(619 mAh·g-1)，之后，比容量出現(xiàn)小幅下降，200圈可逆比容量為590.3 mAh·g-1，遠(yuǎn)高于未包覆的MMO。5%AZO包覆后，材料的一次粒徑顯著增大，使其在循環(huán)過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[27]。

由圖12可知，10次循環(huán)后，材料的波特阻抗圖只存在單峰，證明了材料物相均一。AZO和MMO循環(huán)后，材料之間的界面消失，形成了一個(gè)混合的非晶物相。等效電路圖中Rs代表電解液、電極和隔膜的阻抗，Rct和CPE分別代表循環(huán)后電極材料的阻抗和恒相位元件，Zw為鋰離子在材料中的韋伯?dāng)U散。循環(huán)后，材料的半圓直徑顯著減小。這是因?yàn)樵谘h(huán)過(guò)程中，活性材料粉化，顆粒尺寸減小，使得電池的電荷轉(zhuǎn)移阻抗顯著減小，反而改善了材料的動(dòng)力學(xué)特性，這從側(cè)面證實(shí)了循環(huán)中容量的升高是由材料粉化引起。AZO包覆量越少，半圓減小得越明顯，說(shuō)明少量的包覆無(wú)法遏制循環(huán)過(guò)程中的材料粉化問(wèn)題，對(duì)應(yīng)循環(huán)中電池比容量的上升也更加明顯。

圖12 循環(huán)10次后(a)MMO及AZO@MMO的EIS圖和(b)5%AZO@MMO的波特圖Fig.12 (a)Nyquist plots of bare MMO and AZO@MMO and(b)Bode plots of 5%AZO@MMO after 10 cycles

3 結(jié) 論

通過(guò)溶膠凝膠法合成具有尖晶石結(jié)構(gòu)的MgMn2O4和一系列AZO包覆的MgMn2O4材料，并系統(tǒng)地研究了AZO包覆對(duì)于MgMn2O4材料結(jié)構(gòu)，形貌和電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，AZO包覆能夠引起Mn的平均價(jià)態(tài)發(fā)生一定程度的改變，同時(shí)能夠顯著地減少SEI電阻，從而有效地改善材料的動(dòng)力學(xué)特性；同時(shí)，AZO包覆能夠有效地遏制材料長(zhǎng)循環(huán)導(dǎo)致的粉化問(wèn)題，保持電極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性，進(jìn)而提高了材料的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。其中，5%AZO包覆的MgMn2O4的綜合電化學(xué)性能最好。綜上所述，對(duì)于MgMn2O4這類具有尖晶石結(jié)構(gòu)的材料，通過(guò)在其表面包覆高導(dǎo)電膜AZO，能夠有效地改善材料的電化學(xué)性能。