Page 137 - 201808

第 8 期 吴贤文，等: LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 及其复合物的制备、表征及电化学性能 ·1385·

表 1 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的晶胞参数、晶胞体积及平均粒径 4.2 nm，该碳层将有利于降低电极的极化，这在后
Table 1 Cell parameters, cell volume and average particle 续电化学性能测试中得以印证。
size of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4

样品 时间/ h 温度/℃ a/nm Volume/nm 3 D/nm
未包覆 15 850 0.81724 0.5458 88.6
未包覆 15 900 0.81754 0.5464 90.0
未包覆 15 950 0.81793 0.5472 91.5
碳包覆 15 900 0.81780 0.5469 90.2

不同烧结温 度及碳包覆 后 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的
SEM 图见图 4。

图 5 碳包覆 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 前（a、b）、后（c、d）的 TEM
及 HRTEM 图
Fig. 5 TEM and HRTEM images of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (a,b)
and carbon coated LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (c,d)

2.2 静电纺丝法制备的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的结构表征
对静电纺丝法制备的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 粉末进行

了 XRD 表征，结果见图 6。
a—850 ℃；b—900 ℃；c—950 ℃；d—碳包覆
图 4 不同烧结温度及碳包覆后 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的 SEM 图
Fig. 4 SEM images of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 calcined at different
temperatures and carbon-coated LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4

由图 4 可以看出，当烧结温度为 850 ℃时（图
4a），颗粒尺寸不均匀，尖晶石结构不明显，结晶性
较差；当烧结温度提高到 900 ℃时，颗粒分散较好，
表面比较光滑，呈八面体轮廓，晶体棱角比较清晰，
结晶度较好，颗粒大小均匀，平均粒径在 1~2 m；
当烧结温度继续升高到 950 ℃时（图 4c），材料颗
粒大小不一，颗粒尺寸明显增加，小颗粒附着在大
颗粒表面，团聚现象严重，且棱角不明显，表面显
得较圆润。文献表明，分散性好、粒径大小均匀的 图 6 静电纺丝法合成 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的 XRD 图
材料有利于其电化学性能的发挥 [16-17] 。结合 XRD 测 Fig. 6 XRD pattern of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 prepared by
electrospinning method
试结果，烧结温度选择 900 ℃较合适。对该温度下
合成的纯相 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 进行碳包覆，结果如图 由图 6 可知，合成的材料为 Fd3m 空间点群的
4d 所示。由图 4d 可以看出，尖晶石结构不明显， 尖晶石 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 。其平均晶粒尺寸为 52.6 nm，
材料表面不光滑，很多颗粒被无定型的碳所覆盖。 比喷雾干燥法制备的材料颗粒明显降低。其特征衍
为进一步观察 900 ℃下烧结材料及碳包覆 射峰与标准卡片（JCPDS No.80-2162）相吻合，且
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 复合材料的形貌和微观结构，对其进 峰形尖锐，结晶度较好。然而，在（440）峰的左侧
行了 TEM 和高分辨透射电镜（HRTEM）测试，结 出现了较弱的杂质峰，证实有 NiO 等杂相存在。研
果见图 5。 究表明，（311）与（400）衍射峰强度之比〔I（ 311 ）/
由图 5a、b 中 TEM 和 HRTEM 可以看出，材料 I（ 400 ） 〕可表征尖晶石结构的稳定性。结果表明，静
晶界明显，HRTEM 中两晶面间距为 0.4667 nm，与 电纺丝法制备粉末材料的 I（ 311 ）/I（ 400 ）小于喷雾干燥
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 材料中(111)晶面相对应，进一步证实 法制备的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 材料，前者为 0.9573，而后
了 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的存在。当在其表面包覆一层碳 者高达 0.9616。文献表明，静电纺丝法制备的
后，材料表层呈现无定型结构，且碳层厚度可达 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 材料晶胞体积收缩是由材料的稳定性