可充放电的锂离子电池取代能源成为电能装置已不再是想象,如今研究者们已经将其变成日常生活中比不可缺交通工具。锂离子电池具有电压高、比能量高、无记忆效应、无环境污染等特点,已经成为21世纪电池的主体。作为最有发展前途的第二代正极材料--锂锰氧化物,具有安全性好、耐过充性好、工作电压高,原料锰的资源非常丰富、无毒及价廉等优点,将成为人们关注的主要对象。但是存在容量衰减较快是阻碍锂锰氧化物商品化的主要障碍,目前解决容量衰减快的主要方法就是掺杂与包覆。已经研究过的掺杂阳离子主要包括主族元素和过渡元素。但有关掺杂稀土离子的报道不多,尤其对稀土—非稀土元素以及双稀土阳离子的掺杂研究尚未见报道。另外,稀土离子无毒且在我国资源丰富,应用在电池材料中既可充分发挥稀土特有的性能优势,又可发挥我国的稀土资源优势。本论文综述了当前锂离子二次电池的最新研究进展,并系统研究了稀土单掺杂,稀土-非稀土离子共掺杂及稀土—稀土离子双掺杂和包覆Ag对LiMn₂O₄正极材料的改性及电化学性能的影响,探索了掺杂元素的浓度范围,离子半径及稀土离子氧化态对电化学性能影响的规律。试图为稳定正极材料LiMn_nO₄,寻求新的掺杂元素,扩大稀土的应用,探索新的途径。 本实验主要工作如下: 1.采用液相法合成了一系列不同稀土离子掺杂的样品。探索了掺杂不同稀土离子的半径以及样品的合成温度、样品粒度和煅烧的时间对电化学性能的影响。Sc³⁺掺杂的样品Li_1.05Sc_0.01Mn_1.99O₄在750℃下煅烧24h的最佳实验条件下表现出最高的放电容量122.7mAh/g,30次循环后,仍保持在101.2 mAh/g。半径较大的轻、重、中三种不同的稀土离子Y³⁺（0.09nm）,La³⁺（0.1032nm）和Gd³⁺（0.0938nm）掺杂的样品Li_1.05RE_0.01Mn_1.99O₄,电化学性能依次降低。证明了离子半径最小且结合能较大的Sc³⁺的引入使尖晶石骨架更加稳定,达到了改善电化学性能和循环稳定性的最佳效果。 2.系统研究了由过渡金属Cr³⁺离子与不同的稀土离子如Sc³⁺,Ce³⁺,Pr³⁺,Tb³⁺等双掺杂共取代的尖晶石Li_1.05RE_xCr_yMn_2-x-yO₄以及不同掺杂量的Li_1.05Sc_xCr_yMn_2-x-yP₄（0.01≤x≤0.05,0≤y≤0.1）等样品的电化学行为的影响研