陶瓷工藝學結(jié)課論文高溫長壽命功率型尖晶石錳酸鋰的設(shè)計和研究進展-文庫吧
2025-04-23 21:47 本頁面
【正文】 產(chǎn)出來的錳酸鋰性能較低，特別是在高溫（ 55℃）下循環(huán)性能和儲存性能較差，這些因素嚴重 制約了尖晶石錳酸鋰的工業(yè)化進程。 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 尖晶石型 錳 酸鋰首次于 1983 年 Thackeray M M, Goodenough 等提出作為鋰離子電池的正極材料 ,之后 錳酸鋰 的研究停滯了幾年。到了 1990 年研究者們又重新開始了對 錳酸鋰 的研究 ,1991年 ,又使 錳酸鋰 的研究到達了一個新的高度 ,但是存在的主要問題是常溫下較差的循環(huán)穩(wěn)定性。之后 Tarascon等通過改變 0原子和 Li原子的化學計量來改善常溫條件下的循環(huán)性能 ,1993 年第一個 LiMnO4/C 電池在 Moli 公司被合成 ,但是制約其發(fā)展的是在55℃ 條件下的高溫循環(huán)性能。 1996 年 , 等研究出了 錳酸鋰 包覆各種微粒等。1997 年 , 等研究出了雙取代等來改善高溫條件下的循環(huán)性能。 1999年 ,Moli 公司將其商業(yè)化 ,20xx 年日本將 錳酸鋰 大規(guī)模推廣 ,但是仍然存在一些問題 ,所以至今為止 錳酸鋰 仍然是研究的熱點 ,圖 1 描述了 錳酸鋰 近些年來的發(fā)展過程。 無機非金屬材料工藝學 3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前， 國內(nèi) 制備尖晶石型 LiMn2O4 正極材料的方法主要有兩大類型：一是固相合成法；二是液相合成法。在兩大類方法中，固相合成法包括：高溫固相法、機械化學法、熔鹽浸漬法、微波燒結(jié)法和固相配位法等。而液相合成法有： Pechini法、溶膠凝膠法、離子交換法、共沉淀法、水熱合成法等。其他合成方法有乳化干燥法、流變相法、點火燃燒法、超聲波噴射法和成核 /晶化隔離法等。 高溫固相法是將氫氧化鋰 (LiOH)或鋰鹽 (LiC03， LiNi03)與錳的氧化物 (EMD，CMD)或錳鹽 (六水合硝酸錳，四水合醋酸錳等 )按一定比例混合，研磨、燒結(jié)，或多次研磨再燒結(jié)的方式制得 錳酸鋰粉體。該法合成過程簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)；但其反應(yīng)溫度較高，一般在 750— 800℃，反應(yīng)時 間 較長，而且存在顆粒較大、不均勻等現(xiàn)象。 S． H． Ye 等以碳酸鋰和二氧化錳為原料，先將原料進行球磨來改進，比一般的高溫煅燒法溫度低 (500℃ )，得到顆粒粒徑為 20~30nm，在放電率 C下，初始充放電容量為 120mA?h/g，且 1 C/( C)的放電容量比為 ％。Li Tao 等以碳酸鋰和電解二氧化錳 (物質(zhì)的量比為 1： 2)為原料，在 600℃煅燒4h，再升溫至 830℃煅燒 12h，隨爐冷卻，在電流密度 700mA/g 下電容性能較好，無機非金屬材料工藝學 4 且能保持穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)；當冷卻速率為 5℃ /min，電流密度為 70mA/g 下，經(jīng)過 30 次充放電后容量仍保持在 120mA?h/g，充放電容量衰減小。 溶膠一凝膠法是基于金屬離子與有機酸能形成螯合物，把錳離子和 Li+同時螯合在大分子上，再進一步脂化形成均相固態(tài)高聚物前驅(qū)體，然后燒結(jié)前驅(qū)體制得。該法比高溫固相法合成溫度低，反應(yīng)時間短，但原料價格較貴。 C． L． Tan等以醋酸鋰和醋酸錳為原料，以檸檬酸為螯合劑。用氨水調(diào)節(jié) pH為 6～ 7，在 800℃下煅燒 24h，得到錳酸鋰的初始容量為 120mA?h/g，經(jīng)過 100 次循環(huán)后，容量保持 89mA?h/g。 Lu Chunghsin 等以硝酸鋰和醋酸錳為原料，以聚乙烯醇為螯合劑，800℃下煅燒制得單一尖晶相錳酸鋰，粒徑為 50— 120nm。在金屬離子與聚乙烯醇物質(zhì)的量比為 1： 2 和 2： 1 下， 25℃初始放電容量分別為 124mA?h/g 和 109 mA?h/g，循環(huán) l0 次
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