陶瓷工藝學(xué)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(jìn)展-預(yù)覽頁
【正文】 學(xué) 號 ： 學(xué)生 姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 楊連威 日 期 ： 20xx 年 01 月 06 日 無機非金屬材料工藝學(xué) 1 摘要 :綜述了 尖晶石錳酸鋰 材料的國內(nèi)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(jìn)行了評價 。眾多優(yōu)點集于一身的鋰離子電池成為二十一世紀(jì)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(fù)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。 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(zhǔn) 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(xué) 2 常有應(yīng)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。 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。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。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。 S． H． Ye 等以碳酸鋰和二氧化錳為原料，先將原料進(jìn)行球磨來改進(jìn)，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 ％。 C． L． Tan等以醋酸鋰和醋酸錳為原料，以檸檬酸為螯合劑。 Zhang Peifang 等以硝酸鋰和醋酸錳為原料，檸檬酸作為螯合劑， 700℃煅燒 10h，所制得的錳酸鋰初始放電容量可達(dá) 125． 9mA?h/g，循環(huán) 6 次后，容量為 ?h/g，容量下降較小。因此 ,合成出穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、規(guī)則的形貌、優(yōu)良的性能 (高能量密度、高功率密度、低成本 )的綠色無污染的電池材料是當(dāng)今和未來的研究重點。將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移至 50mL 聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中 (填滿該容積的 2/3),設(shè)定加熱箱的溫度 ,將反應(yīng)爸放入加熱箱 ,在設(shè)定溫度下保溫 12h,待加熱箱的溫度自然冷卻到室溫。 多孔微球形錳酸鋰改性材料的制備 改性錳酸鋰與多孔微球形錳酸鋰的合成方法相同 ,模板法與低共溶鹽插入相結(jié)合。 在充滿 Ar的手套箱中 ,以上述制備好的電極片為正極 ,以 Celgard 2325聚丙稀微孔膜為隔膜 ,金屬鋰為負(fù)極 ,溶于 3:7(體積比 )的 EC/EMC,1 mol/L 的 LiFP6為溶劑的電解液中 ,按照如圖 6 所示的順序組裝成 CR2025 式扣式電池 ,密封好后采用封口機進(jìn)行封口密封。首先將電池在低倍率 的電流密度下循環(huán) 5 r進(jìn)行活化 ,同時初步確定電池的首圈充放電性能 ,再根據(jù)需要分別考察循環(huán)性能以及在大電流下的穩(wěn)定性。 C的低溫箱中 ,測試材料在高低溫條件下的循環(huán)穩(wěn)定性及其容量保持率。根據(jù)測定曲線的峰值形狀 ,判斷反應(yīng)發(fā)生的電位也就是氧化還原 峰以及研究反應(yīng)機理等。 本文米用米用 Zahner Zennium 型電化學(xué)工作站對多孔微球形 LiMn2O4及其改性材料進(jìn)行 EIS 測試 ,對比不 同材料的阻抗大小及電極表面反應(yīng)和動力學(xué)過程。盡管目前合成的一些納米化 的材料控制了材料的形貌 ,減少了材料的粒徑 ,改善了材料的性能 ,但是納米材料自身的缺點 :較低的振實密度、體積能量密度以及復(fù)雜的合成過程限制了其大規(guī)模應(yīng)用。此方法合成的錳酸鋰不僅具有規(guī)則的形貌 ,同時較好的倍
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