改进溶胶凝胶法合成动力型锂离子电池正极材料

《改进溶胶凝胶法合成动力型锂离子电池正极材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、改进溶胶凝胶法合成动力型锂离子电池正极材料LiMn204摘要唐宇来（广西工业职业技术学院）木文采用改进溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMnA，为了更好测定合成的尖晶石性能，木文用X射线衍射仪、差热一热重分析、傅立叶红外光谱分析和扫描电镜等研究了改进溶胶凝胶法制备LiMnA，并优化工艺条件。合成材料还分别与通过共沉淀法、流变相法得到的同类产品进行比较，通过比较结果表明，用改进溶胶凝胶法对合成的LiMn2O4性能达到了较为满意的效果。关键词：锂离子电池；改进溶胶凝胶法；合成；正极材料；LiMn2O4改进溶胶

2、凝胶法合成动力型锂离子电池正极材料LIMN2041第一章引言41.1文献综述41.2锂离子电池正极材料41.2.1LiCo0251.2.2LiVO251.2.3LiNiO251.2.4LiMn20451.3尖晶石型L1MN2O4的合成方法61.3.1电沉积法61.3.2高温固相反应法71.3.3共沉淀法71.3.4溶胶-凝胶法71.3.5流变相反应法81.4改进溶胶凝胶法一一高分子络合法制备尖晶石LiMnA8第二章实验部分102.1实验仪器和原料102.2实验方案102.2.1聚丙烯酸的合成112.2.2聚

3、丙烯酸络合反应成胶122.2.3溶胶到凝胶的转化122.2.4凝胶烧结反应122.3其它合成方法132.3.1共沉淀法132.3.1.1共沉淀法原理132.3.1.2共沉淀法合成尖晶石LiMn204步骤132.3.2流变相法132.3.2.1流变相法原理132.3.2.2流变相法合成尖晶石LiMn20.步骤132.4材料表征142.4.1差热-热重142.4.2傅立叶红外光谱142.4.3X射线衍射图谱142.4.4扫描电镜图谱152.5电化学性能测试152.5.1电池膜片的制备及模拟电池的安装152.5.

4、2电池的充放电测试16第三章LIMNA合成方案设计与数据讨论173.1高分子络合法173.2实验182.3实验方案设计与数据讨论182.3.1干凝胶的特征192.3.2预烧温度的影响202.3.3聚丙烯酸分子量(引发剂用最)的影响222.3.4聚丙烯酸(PAA)用量的影响222.3.5焙烧温度的影响233.4不同方法合成的产品比较26第四章结论28谢辞29参考文献30第一章引言1.1文献综述随着科技的进步，笔记本电脑，微型计算机，数字照像机，移动电话，医疗器械以及近地轨道的地球卫星和高轨道同步卫星等新型电子

5、仪器设备的发展，特别是电动汽车和混合电动汽车的发展，对电池产业提出了更高的要求。要求有高能量、体积小、重量轻、性能可靠的二次电源做动力.由于锂离子二次电池在主要性能上优于其他电池；能量密度>300wh/kg,比能量达110-120wh/kg,分别是Ni/Cd和Ni/MeH电池的2.5倍和1.5倍，且寿命长(>1200次),安全性能好，自放电小.可快速充放电，并可做成大容量电池组•与Ni/Cd和Ni/MeH电池不同，锂离子二次电池无记忆效应。低成本，高能量密度，高电压，轻型化，使用温度宽(-37C〜60V),

6、U循环寿命长.安全性能好的全新的绿色电源成为人们研究的热点[1]o因而锂离子二次电池成为市场前景最光明，发展最快的新型蓄电池。基于锂离子电池特殊的工作原理，在充放电过程中，即锂离子的嵌入和拖嵌的过程中，正极材料需保持结构基本不变，不产生新相以及具有很好的可逆性⑵。因此尽管理论上能脱嵌锂的物质很多，但是能实际应用的物质并不多。锂离子电池能否实现商业化主要取决于性能和价格。虽然锂离子电池炭负极材料的比容量和循环性能均可达到较高水平(300mA-h/g),但正极材料的比容量较低(130mA-h/g),口又需要额外

7、负担负极的不可逆容量损失，因此正极材料的研究与改进一直是锂离子电池研究的关键问题⑵。1.2锂离子电池正极材料锂离子电池的正极材料主要为：(1)嵌锂过渡盒属氧化物。主要针对于锂镰氧体系、锂锚氧体系和飢氧化合物及其衍生物以取代成本较为昂贵的LiCo02・这类材料具有较高的化学电位•并且是具备拓扑化学反应特征的插层化合物，一般此类化合物为层状结构或尖晶石结构⑶。(2)嵌锂金属硫化物Li・MS2(M：Mo.V、Ti、Fe)等。(3)其它，如锐酸盐系列、钛酸盐系列和磷酸盐系列。由于锂离子电池工作原理的特殊性.所以其对

8、止极材料的结构有特殊的要求。理想的正极材料应该是层状结构。锂层和其它的金属层之间的相互作用力要尽量的小。使锂进出其结构时。材料的形变尽可能的小。这样才可以保证正极材料良好的容量与循环性能。目前正极材料的研究主要集中于3富锂的金属氧化物LiCo02＞LiNiO,和LiMnQ。LiCo02已经实现商品化的生产，但是其制备工艺有待进一步的改进和完善。LiNiO2和LiM^O.正处于研究和开发阶段。近年来人们针对LiCo