锰酸锂电极材料的制备及性能研究

《锰酸锂电极材料的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、目录内容摘要-1-关键词-1-Abstract.-1-Keywords-1-1引言-2-2锂离子电池简介-3-3锰酸锂体系正极材料-5-3.1LiMn2O4正极材料-6-4尖晶石型LiMn2O4的制备方法-9-4.1固态反应合成法-9-4.2Penchini法-10-4.3溶胶-凝胶法-11-4.4软化学法-12-4.5乳胶干燥法-14-4.6熔融提渍法-15-4.7微波合成法-15-5尖晶石LiMn2O4的性质及掺杂性质-16-5.1材料的合成-17-5.2电化学性能测试-18-5.3掺杂对比容量的影响-18-5.4掺杂对循环性能的影响-20

2、-5.5尖晶石LiMn2O4掺杂结论-22-6废旧锂离子电池回收-22-参考文献-24-致谢-27-46内容摘要：锂离子电池是继镍镉电池、镍氢电池之后的第三代可充电“绿色电池”。本文简述了尖晶石型锰酸锂化合物的制备方法:固相反应法、Penchini法、溶胶-凝胶法、软化学法、乳胶干燥法、熔融提渍法和微波合成法；然后，尖晶石型锰酸锂的电化学性质及掺杂对其性能的影响也被讨论；最后，简要介绍了废旧锂离子电池的回收利用。关键词：锰酸锂正极材料电化学性质Abstract:Thelithium-ionbatteryisthethirdgenerationr

3、echargeable"greenbattery"afternickelcadmiumbattery.Thispaperbrieflydescribesthemethodsforpreparingspinellithiummanganeseoxides,suchassolidreactionmethod,Pechiniprocess,sol-gelmethod,soft-chemicalmethod,emulsion-dryingmethod,andmelt-impregnationmethod.Thepropertiesandnatureof

4、thedopingofLiMn2O4andthemicrowavesynthesismethodweredescribedemphaticallyaswellastheirrelatedelectrochemicalproperties.Keywords:LiMn2O4AnodematerialsElectrochemicalproperties461引言锂离子电池其工作电压高，比能量大，循环寿命长，重量轻，自放电少，无记忆效应。目前研究较多的正极材料是三种富锂的过渡金属氧化物，锂钴系、锂镍系和锂锰系化合物。钴酸锂电池的耗钴量较大。锂镍系正极材

5、料的合成相当困难。尖晶石型锰酸锂具有合成成本低，无环境污染，放电工作平台稳定，电化学比容量利用率高等优点。鉴于我国富锰贫钴的资源现状，且锰的价格十分便宜，研究开发以锰为主的嵌锂正极材料替代钴酸锂有着重大的使用价值和广阔的应用前景。目前已广泛地应用于小型用电器中，并正积极地向国防工业、空间技术、电动汽车、静置式备用电源(UPS)等领域发展。锂离子电池技术及性能的进一步提高，主要依赖于电池中各组分材料的改进开发及电池工艺的革新，进一步提高性能和降低成本是现阶段锂离子电池发展和改进的主攻方向。正极和负极是锂离子电池最重要的组成部分。锂离子电池负极活性

6、材料一般采用改性石墨、无定形碳。碳负极材料的研究取得了很大进展，无定形碳的容量突破了石墨插层化合物(LiC6)的嵌锂理论值372mAh﹒g-1，有的高达600mAh﹒g-1以上【1】46。对锂离子电池正极材料的研究，是当前人们关注的热点。正极材料的好坏，将直接决定最终锂离子电池的性能。正极材料在电池成本中所占比例可高达40%左右，因此对它们进行研究显得尤其重要。2锂离子电池简介锂离子电池(Li-ionBatteries)是由锂电池发展而来。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。这种电池也可以充电，

7、但循环性能不好，在充放电循环过程中，容易形成锂枝晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极、以含锂的化合物作正极的电池，这种电池在充放电过程中，没有金属锂的存在，只有锂离子，因此叫做锂离子电池。锂离子电池因具有工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性能好、使用寿命长、重量轻、体积小等突出优点而成为移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并目有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一[2]。近年来，由于电子学的发展，便携式电器不断向小型、轻质量方向转变，能量密度高、寿

8、命长的锂离子二次电池倍受关注[3]46。特别是进入21世纪后，手机、笔记本电脑、数码相机、MP3等便携电子设备市场呈现爆发式的增长，对锂离子电池的需求