陶瓷工藝學(xué)結(jié)課論文高溫長(zhǎng)壽命功率型尖晶石錳酸鋰的設(shè)計(jì)和研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-07-02 21:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 后衰減率分別為 10％和 4％。 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。 3 發(fā)展趨勢(shì) 鋰離子電池由于高放電電壓 ,長(zhǎng)循環(huán)壽命 ,高放電比容量 ,高體積能量密度 ,高環(huán)境安全性 ,輕便快捷等優(yōu)點(diǎn)成為化學(xué)電源應(yīng)用領(lǐng)域中最具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品之一。目前 ,廣泛應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車(chē) (HEV)、電動(dòng)汽車(chē) (EV)以及筆記本電腦、手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)。然而 ,電極材料的研究是目前電池發(fā)展的關(guān)鍵。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(wú)污染的電池材料是當(dāng)今和未來(lái)的研究重點(diǎn)。 在這眾多制備方法中，制備的尖晶石型 LiMn2O4 都存在容量損失，尤其在高溫條件下（ 55℃以上），無(wú)論在循環(huán)過(guò)程還是充放電儲(chǔ)存過(guò)程，均存在不可逆容量損失，使得其循環(huán)壽命縮短?？朔饩?LiMn2O4 作為鋰離子電池正極材料的不足，改進(jìn)現(xiàn)有的合成工藝，積極索求新的合成方法，對(duì)尖晶石型 LiMn2O4 進(jìn)行改性研究以提高鋰離子電池的初始比容量，改善其循環(huán)性能，提高其容量保持能力是今后鋰離子電池發(fā)展的新趨勢(shì)。 無(wú)機(jī)非金屬材料工藝學(xué) 5 4 高溫長(zhǎng)壽命功率型尖晶石錳酸鋰 的制備 本文合成的尖晶石 錳酸鋰 及其錳酸鋰的改性 ,主要以微球形 MnCO3模板 ,與低共 熔鋰鹽，摻雜 的金屬離子研磨均勻 ,在經(jīng)過(guò)低溫預(yù)煅燒和高溫煅燒過(guò)程得到所需的產(chǎn)物 ,其制備工藝如圖 2 所示 : 多孔微球形碳酸錳的制備 按照摩爾比 1:3的比例稱(chēng)取原料 MnCl2H20和尿素加入到以乙二醇為溶劑的溶液中 ,加入一定量的聚乙二醇 800 作為表面活性劑 ,在磁力攬拌器的作用下 ,攪拌混合均勻 ,得到均相混合液。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(mǎn)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。將反應(yīng)釜里面的溶劑倒掉 ,用去離子水洗 漆所得到的沉淀產(chǎn)物 3 次 ,之后用酒精過(guò)濾洗潘 3 次 ,在 80℃ 下干燥得到白色的多孔微球形 MnC03粉末。具體的制備流程如圖 3 所示 : 無(wú)機(jī)非金屬材料工藝學(xué) 6 多孔微球形錳酸鋰的制備 以上述合成的多孔微球形 MnC03 為前驅(qū)體模板 , 與低共熔鋰鹽 ((OH))按照 2: 的比例 ,研磨數(shù)次混合均勻 后 ,得到的均相混合物放在剛玉坩堝里。然后在 200℃ (低共熔鋰鹽熔點(diǎn) )下鍛燒 3h,使共融鋰鹽充分浸漬到多孔的 MnC03微球里 ,達(dá)到充分混合 ,最后在 700℃ 下鍛燒 8h,得到黑色的多孔微球形 LiMn2O4， 其工藝流程如圖 4 所示。 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。將低共溶鋰鹽、 MnC03前驅(qū)體與摻雜離子研磨混合均勻后 ,在高溫條件下煅燒得到改性 錳酸鋰 材料 ,其工藝流程圖如圖 5 所示。 無(wú)機(jī)非金屬材料工藝學(xué) 7 5 材料的電化學(xué)性能測(cè)試研究 扣式電池的制作 正極材料的制備首先將正極材料、導(dǎo)電劑 (乙炔黑 )等在 lO0℃的干燥箱中干燥數(shù)小時(shí)后 ,將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑乙炔黑、聚偏二氟乙烯 (PVDF)按照 8:1:1 的質(zhì)量比混合 ,放在小燒杯中 ,再加入一定量的 N甲基吡咯烷酮 (NMP),放在磁力攪拌機(jī)上攪拌 69h 后 ,待充分混合形成 均勻 糊狀物。
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