三种组分富锂锰基正极材料的物性和电化学性能研究.pdf

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1、第36卷第2期矿冶工程V01．36№22016年o4月April2016MININGANDMETALLURGICALENGINEERING三种组分富锂锰基正极材料的物性和电化学性能研究①廖达前，习小明，周春仙，郭忻，何杜，周勤俭(长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙410012)摘要：从成分、粒度、比表面积和结构形貌、离子价态、电池电化学性能、cV曲线和电化学阻抗等方面对3种不同组分的富锂锰基正极材料进行分析，探讨富锂材料的本质特征，深入分析富锂材料充放电过程反应机理。研究结果表明，3种富锂材料中，Li。Ni。co。。，MnO：

2、样品的电化学性能最优，在0．05C和2—4．8V电压范围内，初始放电比容量高达261mAh／g。试验结果对富．。，锂材料的选择有一定指导意义。关键词：锂离子电池；富锂锰基正极材料；物性；电化学性能中图分类号：TM912文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099，2016。02．027文章编号：0253-6099(2016)02-0100—04PhysicalandElectrochemicalPropertiesofLi-richManganese-basedCathodeMaterialswithT

3、hreeKindsofComponentsLIAODa—qian，XIXiao-ming，ZHOUChun—xian，GU0Xin，HEDu，ZHOUQin-jian(ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgyCoLtd，Changsha410012，Hunan，China)Abstract：Li—richmanganese-basedcathodematerialswiththreekindsofcomponentswerestudiedintermsofcomposltmns

4、，particlesize，specificsurfacearea，structure，morphology，ionvalence，CVcurvesandelectrochemicalimpedance．ThemostessentialcharacteristicsoftheLi．richmaterialswerediscussedaswellasthereactionmechanismofthecharge-dischargeprocesswasanalyzedindepth．Theresultsshowthatamongth

5、ethreekindsofLi—richmaterials，thesampleofLil．18Ni0．13Co0．13Mn054O2hasthebestelectrochemicalproperty，withaninitialdischargecapacityashighas261mAh／gat0．05Cunder2—4．8V．TheseresultscanprovideguidancefortheselectionofLi—richmateria1．Keywords：Li—ionbattery；Li—richmanganese

6、—basedcathodematerial；physicalproperty；electrochemicalproperty锂离子电池作为一种最具应用前景的二次电(编号为B)与A材料相比，Co含量略低，成本有一定池，因其优越性能而备受青睐，是未来电动汽车和储的优势；而Li．：Ni。Mn。0(编号为C)完全不含钴，能领域的首选电源¨J。锂离子电池的性能在很大程是三者中成本最低的。主要从成分、粒度、比表面积、度上取决于正极材料的性能，目前商业化的正极材料结构形貌、离子价态、电池电化学性能、CV曲线和电化包括LiCoO2、LiMn2O

7、4、LiFePO4和三元材料等J，但学阻抗等方面对以上3种材料进行分析比较，掌握富以上材料的实际比容量基本小于200mAh／g。与传统锂材料的本质特征，深入分析富锂材料充放电过程反正极材料相比，富锂锰基正极材料xLi[Li，Mn，]O：-应机理，剖析3种材料的优劣。(1一)LiMO成本更低、更环保，材料在2．0—4．8V电1试验部分压区间内的比容量大于200mAh／g，这成为发展能量密度大于300Wh／kg锂离子电池的重要候选正极材料。3种材料的物相结构采用x射线衍射仪(Rigaku，富锂锰基层状正极材料也可以看成主要由LiMn

8、O，与D／Max-rA)测试。形貌分析采用JSM一5600LV型扫描层状材料LiMO，(M=Co，Ni，Mn等)形成的固溶电子显微镜测试。样品中Li、co元素含量采用原子吸体卜。本文研究了3种不同组分的富锂锰基正极材收光谱法确定，Ni元素含量通过丁二酮肟重量法确