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(jì)和研究進(jìn)展-在線瀏覽
2024-07-30 21:47本頁面
【正文】 的制備 ， 性能的測試 ， 并對此 材料 進(jìn)行了評價(jià) 。 關(guān)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(fù)的標(biāo)準(zhǔn)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。眾多優(yōu)點(diǎn)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。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(chǎn)物鎳錳鈷三元材料，以及尖晶石型 LiMn2O4和橄欖石型 LiFePO4等。 尖晶石錳酸鋰的原料來源廣且價(jià)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(jī)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。就目前情況來看，實(shí)驗(yàn)室中尖晶石錳酸鋰的常溫性能已經(jīng)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(yán)重，循環(huán)性能還不夠理想，有待進(jìn)一步研究。 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。之后 Tarascon等通過改變 0原子和 Li原子的化學(xué)計(jì)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。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。 無機(jī)非金屬材料工藝學(xué) 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。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。 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。 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 ％。 溶膠一凝膠法是基于金屬離子與有機(jī)酸能形成螯合物，把錳離子和 Li+同時螯合在大分子上，再進(jìn)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。 C． L． Tan等以醋酸鋰和醋酸錳為原料，以檸檬酸為螯合劑。 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。 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。目前 ,廣泛應(yīng)用于混合電動汽車 (HEV)、電動汽車 (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。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(diǎn)?？朔饩?LiMn2O4 作為鋰離子電池正極
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