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·1384· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

丝结束后，继续向注射器中注液进行纺丝，静电纺 2 结果与讨论
丝过程见图 2。收集所有静电纺丝得到的纳米纤维，
在 80 ℃下干燥 6 h，然后放入管式炉中于空气气氛 2.1 喷雾干燥法制备的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 结构表征
喷雾干燥法制备得到的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 前驱体
下进行高温煅烧处理。烧结条件为：500 ℃恒温 3 h，
研磨后再升温到 900 ℃恒温 8 h，冷却至 600 ℃再 在 850 、 900 、 950 ℃ 下烧结 15 h 合成的
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 以及碳包覆 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 复合材料
保温 5 h，最后自然冷却至室温，最终产物即为
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 粉体。碳包覆的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 复合材 的 XRD 图谱见图 3。
料的制备方法同 1.2 节。

图 3 不同烧结温度及碳包覆 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的 XRD 图
图 2 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 前驱体的静电纺丝制备示意图 Fig. 3 XRD patterns of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 calcined at different
Fig. 2 Schematic illustration of preparation of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 temperatures and carbon-coated LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4
precursors by electrospinning method
从图 3 可以看出，所有样品的特征衍射峰
1.4 材料表征
（111）、（311）、（222）、（400）、（331）、（511）、（400）、
采用 X 射线衍射仪（Advance 8 型，德国 Bruker
（531）、（533）、（622）与 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 标准卡片
公司，辐射源为 Cu 靶 K α ，λ＝0.154056 nm，管电流
（JCPDS No.80-2162）相吻合，所有样品的空间点
250 mA，管电压 50 kV，步宽 0.02°，扫描速率
群为 Fd3m ，即为无序相尖晶石结构 的
2（°）/min，衍射角扫描范围 10°～80°）和扫描电
+
2+
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ，Li 占据四面体的 8a 位置，Ni 、
子显 微镜（ Leo-1530, 德国 Zeiss 公司）对
2
4+
Mn 占据八面体的 16d 位置，O 占据 32e 位置，与
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的晶体结构和形貌进行分析；采用日
文献报道的结果一致 [15] 。所有样品的特征衍射峰峰
本电子公司生产的 JEM-2100F 场发射高分辨透射电
形尖锐，峰强度较高，半峰宽较窄。由此说明，采
子显微镜（TEM）对样品的微观形貌进行观察。
用喷雾干燥法合成的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 及其复合物结
1.5 电化学性能测试
晶性较好，纯度较高。但对比发现，烧结温度由
将 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 、乙炔 黑和聚偏二氟乙烯
850 ℃提高到 950 ℃时，材料的峰强度逐渐增加，
（PVDF）按质量比 8∶1∶1 混合，在玛瑙研钵中充
分研磨后，加入适量 N-甲基吡咯烷酮（NMP），继 结晶性逐渐增强。
续研磨混合成均匀糊状物后，涂在铝箔上，于 60 ℃ 经计算得到的晶胞参数、晶胞体积及平均粒径
下真空干燥 12 h。然后用铳片机将其铳成直径为 数据见表 1。结果表明，材料的晶胞参数与其 PDF
14 mm 的小圆片，待用。以 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 电极为正 标准卡片晶胞值 a=0.817nm 十分接近。但随着烧结
极，金属锂（直径 d=15.8 mm）为负极，Celgard 2300 温度的提高，晶胞体积逐渐增加，其平均粒径也逐
为隔膜，以 1 mol/L LiPF 6 〔m（EC）∶m（DEC）∶ 渐增加。由图 3（440）衍射峰局部放大图可知，随
m（EMC）=1∶1∶1〕为电解液，在充满高纯氩气 着烧结温度的增加，衍射峰向小角度偏移。这些均
的米开罗拉真空手套箱中组装成 CR2032 纽扣型电 表明材料的稳定性逐渐增强。当温度提高到 950 ℃
池。电池静置 12 h 后，在蓝电测试仪上进行充放电 时，NiO 杂质峰比较明显，其原因有待深入研究；
+
测试，充放电区间为 3.5～4.9 V。采用三电极体系 晶粒过大，不利于 Li 的脱嵌与传输，一定程度上会
在电化学工作站上进行循环伏安和交流阻抗测试。 增加 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的极化，影响材料的循环性能。
其中，循环伏安扫描范围为 3.5～4.9 V，扫描速率 进一步对 900 ℃下的材料进行碳包覆处理，结果表
为 0.1 mV/s。交流阻抗测量频率为 0.01～1.0× 明：虽然碳包覆后的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 峰强度略有降
5
10 Hz，正弦波振幅为 5 mV。 低，但未出现杂质峰。