锰酸锂电池循环性能的改进_刘云建

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1、第39卷第5期中南大学学报(自然科学版)Vol.39No.52008年10月J.Cent.SouthUniv.(ScienceandTechnology)Oct.2008锰酸锂电池循环性能的改进刘云建，李新海，郭华军，王志兴，胡启阳，彭文杰，杨勇，梁如福(中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙，410083)摘要：采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂电池，并利用XRD和SEM表征LiMn2O4原料的结构和形貌。研究不同正负极料量比对电池性能的影响，对各个料量比电池循环之后的正极进行XRD分析

2、。研究结果表明：LiMn2O4容量随着正负极料量比的增大而增大，最高达到106mA·h/g，而电池的循环性能随着正负极料量比的减小而改善，正负极料量比为2.35时，170次循环后电池容量保持率为87.3%，并且在循环过程中，电池循环性能随着循环的进行而改善；循环后的LiMn2O4晶胞发生收缩，LiMn2O4的结构稳定性提高，并且其晶胞收缩程度随着正负极料量比的减小而增加。关键词：锰酸锂；极片设计；循环性能；晶体结构中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1672−7207(2008)05−0897−05

3、ImprovementofcyclingperformanceofmanganesespinelbatteryLIUYun-jian,LIXin-hai,GUOHua-jun,WANGZhi-xing,HUQi-yang,PENGWen-jie,YANGYong,LIANGRu-fu(SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Thebatterywasmanuf

4、acturedwiththecommercialLiMn2O4andgraphite.StructureandmorphologyoftheLiMn2O4rawmaterialwereobservedbyXRDandSEMtechnique,respectively.Theeffectofmassratioofcathodetoanodeontheperformanceofbatterywasstudied.Thecathodesofbatterywithdifferentmassratiosofcathod

5、etoanodewerecharacterizedbyXRDtechnique.TheresultshowsthatthecapacityofLiMn2O4electroderiseswiththeincreaseofthemassratioofanodetocathode,andthehighestcapacityis106mA·h/g.Butthecycleperformanceisimprovedwiththedecreaseofthemassratioofcathodetoanode.Thecapac

6、ityretainingisstill87.3%after170cycleswhenthemassratioofcathodetoanodeis2.35.Thecycleperformanceisimprovedwiththecyclingprocessing.ThecrystallatticeofLiMn2O4isshrunk.Theextentofcrystalshrinkriseswiththedecreaseofmassratioofcathodetoanode.Keywords:LiMn2O4;el

7、ectrodedesign;cyclicperformance;crystallattice[6−8]随着能源的日益紧张以及人们对环境保护的意识在高温条件下，一直是限制其大规模应用的瓶颈。越来越强，锂离子动力电池作为最有希望取代石油的目前，商品化的LiMn2O4并没有显著改善其循环性能。绿色能源而越来越受到各国政府的重视。尖晶石型关于锰酸锂动力电池的制作，国内正处在小批量制作[9−10]LiMn2O4具有资源丰富、能量密度高、成本低、无污的起步阶段。对电池的设计和制作并未进行深入[1−5]染、安全性好等优点，

8、被公认为是锂离子动力电池细致地研究。影响锰酸锂电池循环性能的因素很多，正极材料的首选。但是，LiMn2O4的容量衰减，尤其除了正极材料本身外，负极材料，电解液以及电池收稿日期：2007−11−31；修回日期：2008−01−28基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB613607)通信作者：李新海(1962−)，男，湖南邵阳人，教授，从事能源材料及电化学研究；电话：0731-8836