陶瓷工藝學結課論文高溫長壽命功率型尖晶石錳酸鋰的設計和研究進展(已修改)
2025-06-07 21:47 本頁面
【正文】 高溫長壽命功率型 尖晶石 錳酸鋰 的設計和研究進展 學 校 ： 東北大學秦皇島分校 課程名稱 ： 無機非金屬 材料 工藝 學 學 院 ： 資源與材料學院 專 業(yè)名稱 ： 材料科學與工程 班 級 ： 學 號 ： 學生 姓名 ： 指導教師 ： 楊連威 日 期 ： 20xx 年 01 月 06 日 無機非金屬材料工藝學 1 摘要 :綜述了 尖晶石錳酸鋰 材料的國內外研究現(xiàn)狀和 發(fā)展趨勢 ，介紹了 高溫長壽命功率型尖晶石錳酸鋰的 制備工藝 及其原材料的制備 ， 性能的測試 ， 并對此 材料 進行了評價 。 關鍵詞 : 錳酸鋰 ； 鋰電池 ； 研究現(xiàn)狀 ； 測試 ； 發(fā)展 1 引言 在所有的元素中，金屬鋰具有最負的標準電極電位，而且是相對原子量最小的金屬，因此鋰電池在所有電池中的理論能量密度最高。鋰 離子電池與傳統(tǒng)的化學電源相比，具有工作電壓高、能量密度大、工作溫度范圍寬、使用范圍廣、自放電小、無記憶效應、循環(huán)壽命長等特點。眾多優(yōu)點集于一身的鋰離子電池成為二十一世紀的理想能源，因此近年來鋰離子電池發(fā)展十分迅速，但正極材料的研究相比于負極材料和電解液來說有些滯后，鋰離子電池的容量和成本主要受限于正極材料。大多數(shù)鋰電正極材料的容量都是一百幾十毫安時 /克，而負極材料的容量最高可達幾千毫安時 /克，商業(yè)化應用最廣的鈷酸鋰正極材料價格不菲，要提高鋰離子電池的發(fā)展空間就必須突破正極材料這個瓶頸。目前研究較多的鋰離子電 池正極材料主要有層狀 LiCoO層狀 LiNiO層狀 LiMnO2和它們的衍生產物鎳錳鈷三元材料，以及尖晶石型 LiMn2O4和橄欖石型 LiFePO4等。 層狀鈷酸鋰是大規(guī)模商業(yè)化使用的正極材料，其放電電壓高 ()，循環(huán)性能及穩(wěn)定性都較好，但是價格昂貴、鈷資源匱乏且毒性較高；鎳酸鋰的比容量較高（理論為 274mAh/g），但是穩(wěn)定性不好，循環(huán)性能差，安全性也較差，合成條件比較苛刻；層狀錳酸鋰的比容量也較高（理論為 285mAh/g），原料廉價易得，但是材料穩(wěn)定性較差，循環(huán)性能較差；層狀鎳錳鈷三元材料 的比容量較高，造價較高，但是放電平臺不平穩(wěn)，倍率放電性能差，安全性也較差（三元材料的安全性視材料中鎳、錳、鈷配比不同而有差異）；橄欖石型磷酸亞鐵鋰的原料廉價易得，循環(huán)性能優(yōu)異，但是堆積密度太低，導致其電芯容量密度較低，難以達到行業(yè)要求，此外，磷酸亞鐵鋰的合成條件難以精確控制，生產批次穩(wěn)定性差，實際生產中產率低，市場售價較高。 尖晶石錳酸鋰的原料來源廣且價格低廉，安全性能很好，無毒對環(huán)境友好，放電平臺電壓較高（準 4V 平臺），常溫循環(huán)性能較好，倍率放電性能較好，是非無機非金屬材料工藝學 2 常有應用前景的鋰電正極材料，但是高溫循環(huán)性能 較差，材料中的錳較容易溶解在電解液中。近年來，國內外對尖晶石錳酸鋰正極材料的研究給予了高度的重視，研究范圍和深入程度都有了進一步的提升，當然也取得了不少進展。就目前情況來看，實驗室中尖晶石錳酸鋰的常溫性能已經較好，初始放電比容量在 120mAh/g左右，循環(huán)性能也比較平穩(wěn)，但是高溫下錳酸鋰的容量損失嚴重，循環(huán)性能還不夠理想，有待進一步研究。在實際生產中，由于工業(yè)生產原料的純度低、生產規(guī)模大、工藝條件控制的精度相對較低，導致生
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