【摘 要】
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锂离子电池是一种新型二次电池,在二十世纪90年代初,由日本SONY公司率先研制成功,并推向市场.锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、安全性能好以及使用温度范围宽等特点.在锂离子电池众多的正极活性材料中,尖晶石型LiMnO化合物,由干其原材料资源丰富,价格低,环境污染小,合成工艺简单,成为最有希望取代LiCoO的材料.本文对小批量制备尖晶石型LiMnO材料的工艺条件进行了研究,主要包括原
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锂离子电池是一种新型二次电池,在二十世纪90年代初,由日本SONY公司率先研制成功,并推向市场.锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、安全性能好以及使用温度范围宽等特点.在锂离子电池众多的正极活性材料中,尖晶石型LiMn<,2>O<,4>化合物,由干其原材料资源丰富,价格低,环境污染小,合成工艺简单,成为最有希望取代LiCoO<,2>的材料.本文对小批量制备尖晶石型LiMn<,2>O<,4>材料的工艺条件进行了研究,主要包括原材料选择、原材料配比、烧结温度和烧结时间4个方面,通过对以上4个因素的考察,对LiMn<,2>O<,4>材料的生产工艺过程进行优化,为LiMn<,2>O<,4>材料的工业化生产提供科学依据.同时,通过金属离子掺杂对LiMn<,2>O<,4>材料进行改性,提高材料的电化学性能,所选用的金属掺杂离子为Ni<2+>、Mg<2+>和Co<3+>.XRD测试结果表明对LiMn<,2>O<,4>材料进行金属离子掺杂后,所得到的材料都基本呈现尖晶石结构.材料的电化学性能测试在方型实体电池中完成,负极采用中间相碳微球(MCMB),电解液采用1MLiPF<,6>-EC+DEC+EMC,隔膜为celgard2400.通过测试发现金属离子掺杂提高了材料的循环性能,尤其是高温循环性能,LiNi<,0.1>Mn<,1.9>O<,4>与LiMn<,2>O<,4>材料相比,在55℃下循环过程中的容量损失减小了近50﹪.以LiOH、电解MnO<,2>和Co(CH<,3>COO)<,2>为原料,在800℃烧结温度下得到的LiCo<,0.08>Mn<,1.92>O<,4>材料实际比容量达到78mA/g左右.由LiCo<,0.08>Mn<,1.92>O<,4>材料得到的实验电池在常温1C下,经过1000次,电池的容量保持率在85﹪以上.LiCo<,0.08>Mn<,1.92>O<,4>材料大功率放电性能良好,4C时的放电容量为0.1C时放电容量的85﹪,此倍率下的比功率和比能量约为520W/kg和60Wh/kg.此材料的月自放电率在6﹪以下.可以看出.LiCo<,0.08>Mn<,1.92>O<,4>材料是一种极有希望的锂离子电池正极材料.
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