锰酸锂电池储存后容量衰减机理

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1、第21卷第11期中国有色金属学报2011年11月Vol.21No.11TheChineseJournalofNonferrousMetalsNov.2011文章编号：1004-0609(2011)11-2812-07锰酸锂电池储存后容量衰减机理1,2,31111133刘云建,宋杨,魏洪兵,王彩娟,赵永,金挺,李新海,郭华军(1.吴江出入境检验检疫局，吴江215200；2.江苏大学材料科学与工程学院，镇江212013；3.中南大学冶金科学与工程学院，长沙410083)摘要：采用商品化的LiMn2O4制作锰酸锂/石墨电池，研究其储存性能，并

2、对储存前后的正极、负极和电解液进行表征分析。结果表明：半荷电常温储存一个月，电池容量衰减3.7%，循环性能得到改善。X射线衍射和透射电镜结果表明：LiMn2O4晶格发生收缩，正极表面形成一层固体电解质(SEI)膜。交流阻抗研究表明：正极阻抗由储存前的62.69Ω增大到储存后的84.64Ω，负极阻抗由储存前的183.1Ω增大到储存后的301Ω。红外光谱分析表明：电解液溶剂和电解质盐均不同程度地发生了分解，锰酸锂电池储存后容量衰减主要是由电极极化、Mn溶解、电解液分解、负极SEI膜增厚等原因造成。关键词：锰酸锂电池；储存；容量衰减；机理中图

3、分类号：TM91.2文献标志码：ACapacityfadingmechanismofLiMn2O4cellafterstorage1,2,31111133LIUYun-jian,SONGYang,WEIHong-bing,WANGCai-juan,ZHAOYong,JINTing,LIXin-hai,GUOHua-jun(1.WujiangEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Wujiang215200,China;2.SchoolofMaterialScienceandEngineering,

4、JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China;3.SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:ThepowerbatterywasmanufacturedwiththecommercialLiMn2O4andgraphite.ThestorageperformanceofLiMn2O4batterywastested.Thecathode,anodeande

5、lectrolytebeforeandafterstoragewerecharacterized.TheresultshowsthatthecapacityfadingratioofLiMn2O4batteryathalf-chargedstateis3.7%,butthecyclingperformanceisimprovedafterstorage.XRDresultsshowthatthecrystallatticeofLiMn2O4shrinks.TEMresultsshowthatthesurfaceofLiMn2O4part

6、iclesiscoveredwithSEIfilm.Thecathodeimpedanceincreasesfrom62.69Ωto84.64Ωandthatofanodeincreasesfrom183.1Ωto301Ω.FT-IRresultsshowthatthesolventandsolutesofelectrolytedecomposeatacertaindegreeafterstorage.Thepolarization,Mndissolution,electrolytedecompositionandtheincrassa

7、tionofanodeSEIareresponsibleforthecapacityfadingofLiMn2O4batteryafterstorage.Keywords:LiMn2O4battery;storage;capacityfading;mechanism锰酸锂因为其原材料丰富，价格便宜，安全性好，善。但是在锰酸锂电池的制作、运输和使用过程中，环境友好等优点，一直被人们认为是锂离子动力电池不可避免会存在荷电储存搁置的问题。最近研究发现[8−10]理想的正极材料。但是锰酸锂材料也存在循环性能和锰酸锂电池储存后不可逆容量损失严重。

8、目前，储存性能差等缺点。研究者通过在16d的位置掺杂金国内外研究者对锰酸锂电池储存后容量衰减及机理研[1−5]属离子来稳定LMin2O4的尖晶石结构，或者通过究尚不够系统和深入。[6−7]表面包覆减少锰的溶