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·1386· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

下降引起，这将不利于材料循环性能的改善 [18] 。

静电纺丝法制备的前驱体及其 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4
粉末材料的 SEM 及 TEM 图见图 7。

图 7 静电纺丝法制备（a）前驱体及其 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 粉
末材料的（b）SEM、（c）TEM 及（d）HRTEM 图
Fig. 7 SEM(b), TEM(c) and HRTEM(d) images of
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 and its precursor(a) by
electrospinning method

由图 7a 可知，静电纺丝后的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 前
驱体的结构与碳纤维相似，如蜘蛛网一样交织在一

起。经烧结后，其碳骨架氧化分解，从而形成 a—喷雾干燥法；b—静电纺丝法
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 目标 产物 。如 图 7b 所示， 图 8 不同方法制得 LiNi 0.5 M n 1.5 O 4 电极的循环伏安曲线
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 粉末颗粒紧密相连，仍保持着原有的 Fig. 8 Cyclic voltammograms of different LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4
electrodes
结构，形貌类似于碳纳米管，管径在 500 nm 左右，
并具有多孔结构。进一步通过 TEM 及 HRTEM 观察 喷雾干燥法和静电纺丝法在最佳条件下合成的
可知（图 7c、d），LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 尖晶石结构十分明 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 及喷雾干燥法下 900 ℃烧结碳包覆后
显，颗粒大小很均匀，粒径在 80 nm 左右，且晶格 LiNi 0.5Mn 1.5O 4 材料的充放电及循环性能曲线见图 9。
条纹清晰可见，晶面间距 d（ 111 ）为 0.46 nm，与标准 由图 9a、b、c 可知，喷雾干燥法合成的纯相
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 在 0.1 C 倍率下，其首次充放电效率
卡片值 0.47169 nm 接近，进一步证实 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4
的存在。 为 50.3%（图 9a），经碳包覆后，首次充放电效率提
2.3 电化学性能测试 高到 53.4%（图 9b）。然而，静电纺丝法合成的
进一步对喷雾干燥法和静电纺丝法在最佳条件 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 首次充放电效率为 48.1%（图 9c）。
（900 ℃恒温 15 h，冷却至 600 ℃再保温 5 h）下 其原因可能是，碳包覆 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 后，隔绝了电
合成 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的电化学性能进行了测试，其循 极材料与电解液的直接接触，一定程度上抑制了电
环伏安曲线见图 8。 解液与 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的相互作用。相反，由静电纺
在图 8a 中，LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 首次氧化还原峰面 丝法合成的材料比表面积较大，在降低电极极化的
积均低于第 2 和第 3 次循环相应的值，且随着循环 同时，也增加了电解液与材料之间的接触面积，加
的进行，氧化和还原峰电流逐渐增加。这表明，随 速了两者之间的反应。进一步对 3 种材料在 1 C 倍
着循环的进行，电极活性物质进一步活化，电池容 率下的循环性能进行了对比，结果见图 9d。由图 9d
量逐渐增加，表现出更好的循环稳定性。然而，在 可以看出，静电纺丝法制备的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 材料首
图 8b 中，随着循环的进行，其氧化和还原峰电流逐 次放电比容量可达 121.3 mA·h/g，远高于由喷雾干
渐降低，极化逐渐增加，并且在 4 V 处出现了明显的 燥法合成的纯相 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 及其复合物。然而，
3+
4+
Mn / Mn 氧化还原峰。由此说明，喷雾干燥法比 经碳包覆后的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 复合材料循环性能最
静电纺丝法合成的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 纯度高、循环稳定 优，在 1 C 倍率下电池循环 200 次后，其容量保持
性好。 率高达 93.3%。