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《昆明理工大学》 2006年
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掺杂型尖晶石LiMn_2O_4的试验研究及合成

王凤  
【摘要】:随着当今社会科技、信息、网络的高速发展,人们对价格低廉、使用期长的蓄电池提出了更高的要求。低成本、高能量密度、高电压、轻型化且循环寿命长、安全性能好的全新的绿色电源—锂离子二次电池成为人们研究的热点。而尖晶石LiMn_2O_4以其高电压、高安全性、低成本,低污染等特性而有望成为新一代锂离子电池正极材料之一,但其较差的循环性能和高温电性能严重阻碍了其商业化进程。本文综述了锂离子电池的工作原理、发展历程,概述了几种锂离子电池正极材料的研究状况;分析了尖晶石LiMn_2O_4作为正极材料容量衰减的机理及其改进措施,最后简单总结了锰酸锂的多种合成方法。 本文采用两种技术路线对尖晶石LiMn_2O_4进行了掺杂合成研究,并利用X射线衍射分(XRD)、扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)、电化学性能测试等现代手段对合成材料进行了分析。(1)采用机械球磨-高温固相法合成了阳离子掺杂化合物Li_(1.05)Mn_(2-x)M_xO_4(M=Mg、Ni、Al)和阴、阳离子复合掺杂化合物Li_(1.05)Mn_(1.9)M_(0.1)O_(.05)F_(0.5)(M=Mg、Ni、Al),通过研究发现,不同阳离子掺杂化合物Li_(1.05)Mn_(2-x)M_xO_4(M=Li、Al、Mg、Ni)在充放电过程中均存在相同规律:随掺杂量的增大,材料的比容量逐渐降低,而循环性能趋于稳定。富锂尖晶石LiMn_2O_4的循环稳定性要比化学计量的LiMn_2O_4的好。其余阳离子掺杂量中,Ni的最佳掺杂量为0.08,Al的最佳掺杂量为0.04,Mg的最佳掺杂量为0.10。阴阳离子复合掺杂研究中,Li_(1.05)Mn_(1.90)Ni_(0.1)O_(3.5)F_(0.5)、Li_(1.05)Mn_(1.90)Mg_(0.1)O_(3.5)F_(0.5)、Li_(1.05)Mn_(1.90)Al_(0.1)O_(3.5)F_(0.5)的首次放电比容量分别为95.64mAh/g,113.46mAh/g,109.19mAh/g,经过15次循环后容量保持率分别为97.19%,91.18%和88.98%。其中Li_(1.05)Mn_(1.90)Ni_(0.1)O_(3.5)F_(0.5)第二次循环后容量达到138.86mAh/g,Li_(1.05)Mn_(1.90)Mg_(0.1)O_(3.5)F_(0.5)的综合掺杂效果最佳。(2)采用微波加热技术进行了尖晶石LiMn_2O_4的合成条件探索实验,以期通过微波加热的方式能够制备出性能优良的LiMn_2O_4正极材料,从而解决高温固相法烧结时间长、粒度分布不均的缺点。因为微波功率和合成时间是微波加热最重要的因素,本章就针对这两个因素使用家用微波炉来探索合成LiMn_2O_4的最佳合成条件。研究发现,在700-800℃之间恒温10分钟或600℃保温20分钟均可得到纯LiMn_2O_4
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM912

【引证文献】
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1 周惠敏;锂离子筛膜的制备及应用性能研究[D];中国海洋大学;2011年
【参考文献】
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1 杨文胜,刘庆国;尖晶石型LiMn_2O_4电极材料的制备及性能研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年01期
2 夏君磊;赵世玺;周振平;张仁刚;刘韩星;;锂离子电池电极材料的设计方法及应用[J];材料导报;2001年09期
3 阎建辉,刘素琴,黄可龙;掺杂钴对尖晶石型锂锰氧晶体结构及电化学性能的影响[J];材料导报;2003年05期
4 黄振谦,张昭;锂离子电池(RCB)的研究现状[J];电池;1995年03期
5 詹晋华;锂离子二次电池研究进展[J];电池;1996年04期
6 罗穗莲,李伟善,邱仕洲;掺杂元素对LiMn_2O_4结构和性能的影响[J];电池;2001年01期
7 郑洪河,徐仲榆;影响LiMn_2O_4正极材料容量衰退的主要因素[J];电池;2001年03期
8 陈彦彬,刘庆国;高温下LiMn_2O_4的容量衰减及对策[J];电池;2001年04期
9 周振平,赵世玺,夏君磊,刘韩星;LiMn_2O_4正极循环性能的改善[J];电池;2001年06期
10 雷文,何涌;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的研究现状[J];电池;2002年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾祖亮;锂离子电池正极材料技术进展[J];四川有色金属;2000年01期
2 陶菲,沈俊,张昭;溶胶—凝胶—酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4[J];四川有色金属;2003年03期
3 沈俊,陶菲,田从学,张昭;Pechini法合成尖晶石LiCo_x Mn_(2-x)O_4及其结构表征[J];四川有色金属;2004年02期
4 陈伟;张以河;;锂电池用PEO基固态聚合物电解质研究进展及应用[J];工程塑料应用;2010年06期
5 徐玲;刘昌龄;吴世彪;童彬;陈少华;徐立红;;正交法优化电沉积CuInSe_2薄膜条件的研究[J];安徽教育学院学报;2006年03期
6 胡忠玉;;溶胶凝胶法制备尖晶石LiMn_2O_4合成条件的研究[J];安徽化工;2006年05期
7 吕建;殷洪亮;;太阳电池及其发展方向[J];中国建设动态.阳光能源;2005年05期
8 殷洪亮;吕建;;浅析太阳电池并网发电技术[J];中国建设动态.阳光能源;2006年01期
9 吕建;殷洪亮;;浅谈风光互补发电系统的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2006年03期
10 闫时建,田文怀,其鲁;锂离子电池正极材料钴酸锂近期研制进展[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑春满;肖静;韦永滔;郭宇杰;谢凯;;Cu_xIn_yGa_zO_n纳米粉体的共沉淀法制备与表征[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
2 金朝庆;谢凯;洪晓斌;;Li-Nafion的分子模拟——论证Li-Nafion在锂离子电池中应用的可能性[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
3 闫慧忠;;稀土在化学电源中的应用[A];中国稀土储氢材料产业链的发展与共赢——第三届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2011年
4 崔少华;杨晓民;;用于圆柱形锂离子电池的注液工装[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
5 陆志刚;刘怡;雷金勇;陈满;陈磊;李达;;电池储能在电力系统应用和技术经济分析[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年
6 苏力宏;胡克文;艾艳玲;王一光;赵旭;张亮;;镁锂离子二次电池和电容固溶体正极材料制备的探索研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
7 张万红;岳敏;王涛;;锂离子电池氧化锌包覆高电位正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
8 王敬;马兴泰;张莉;吴锋;;Y_2O_3对LaMg_(12)型储氢合金电化学性能的影响[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
9 黄群英;郁金南;万发荣;李建刚;吴宜灿;;聚变堆低活化马氏体钢的发展[A];第十二届反应堆数值计算与粒子输运学术会议论文集[C];2008年
10 陈立宝;贺跃辉;解晶莹;;超细尖晶石型LiMn_2O_4的合成和性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
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1 罗丹;锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征[D];浙江大学;2010年
2 杭州明;Ti-V-Fe系储氢合金的微观结构及储氢性能研究[D];浙江大学;2010年
3 相佳媛;锂离子电池相变型负极材料铜、镍系化合物的设计制备及改性研究[D];浙江大学;2011年
4 丁元力;微纳结构LiMn_2O_4的可控合成及其电化学性能研究[D];浙江大学;2011年
5 陈红;锂电池电极材料的磁性及电化学性质研究[D];吉林大学;2011年
6 汪达;嵌入型含锂金属氧化物锂离子电池负极材料的研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 窦树梅;锂离子电池正极材料Li-Ni-Mn-O体系的制备与改性研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 李文成;电动汽车用C-LiFePO_4动力电池制备与性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
9 靳尉仁;锂离子动力电池性能及其仿真研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
10 郎俊伟;用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D];兰州理工大学;2010年
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1 杨传浩;锂离子电池正极材料LiFePO_4交流阻抗的研究[D];山东科技大学;2010年
2 秦明;锂离子电池正极材料磷酸锰锂合成方法的研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘洋;碳载Pd及碳载Pd-Au催化剂对甲酸电催化氧化的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
4 高艳伟;炭载Pd-Ni催化剂对甲酸的电催化氧化[D];哈尔滨师范大学;2010年
5 林俊;串联动力蓄电池均衡充电技术的研究[D];浙江理工大学;2010年
6 李艳;锌镍电池电极材料氧化锌纳米化与表面包覆及其电化学性能[D];浙江理工大学;2010年
7 赵飞;锌酸钙制备方法和生成机制及锌枝晶的研究[D];郑州大学;2010年
8 李强;Fe对Sn_xCo_y/C负极材料的结构和电性能的影响[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 庄益诗;纯电动车电池组管理系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 邱素芬;MgMn双元素掺杂改性LiFePO_4的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
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1 李承元,李勤,朱景和;国内外锂资源概况及其选冶加工工艺综述[J];世界有色金属;2001年08期
2 樊栓狮,李春华,王金渠,陈方震;纯沸石膜制备及表征[J];材料研究学报;1994年01期
3 蔡邦肖;日本的海水化学资源提取技术研究[J];东海海洋;2000年04期
4 陈东文;锂与社会[J];化学教育;1997年05期
5 王金渠;无机分离膜[J];化工进展;1993年03期
6 李艳;齐涛;王丽娜;邹兴;张懿;;离子筛材料的合成及其对盐湖卤水中锂的选择性吸附[J];过程工程学报;2006年05期
7 陈婷;闫书一;康自华;;我国盐湖卤水提锂的研究进展[J];盐业与化工;2007年02期
8 张延风,卢冠忠,许中强,陈庆龄;分子筛膜的性能和制备研究进展[J];化学反应工程与工艺;2000年01期
9 程志林,晁自胜,方维平,林海强,万惠霖;添加成膜促进剂合成致密ZSM-5分子筛膜[J];化学学报;2003年12期
10 徐南平,邢卫红,王沛;无机膜在工业废水处理中的应用与展望[J];膜科学与技术;2000年03期
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1 邢蓉;乔涛;张永才;胡效亚;;LiMn_2O_4纳米晶的低温水热法合成及表征[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
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1 弓巧侠;锂离子筛分材料的筛分性能及其机理探讨[D];武汉理工大学;2002年
2 孟兴智;离子筛型锂吸附剂的成型及其性能研究[D];河北工业大学;2005年
3 杨宇川;ZSM-5分子筛膜的无有机模板剂法制备研究[D];南京理工大学;2005年
4 邱芳锐;不同载体上钛硅沸石膜的制备及性能研究[D];大连理工大学;2008年
【二级参考文献】
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1 杨文胜,刘庆国;尖晶石型LiMn_2O_4电极材料的制备及性能研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年01期
2 林传刚,李晓干,仇卫华;锂离子电池正极材料LiNiO_2及其掺杂化合物[J];北京科技大学学报;2001年02期
3 马千里,顾利霞;锂电池的研究进展[J];材料导报;1999年06期
4 吴智远,杨汉西,石中,李升宪,汪振道,范玉章;锂电化学嵌入尖晶石型二氧化锰研究[J];电池;1992年01期
5 任学佑;锂电池的电解质[J];电池;1992年02期
6 詹晋华;锂离子二次电池研究进展[J];电池;1996年04期
7 张文,龚克成;锂离子电池用碳负极材料[J];电池;1997年03期
8 任学佑;锂离子电池的新进展[J];电池;1997年04期
9 杨遇春,郑有国;锂离子电池材料新进展[J];电池;1998年04期
10 陈立泉;锂离子电池最新动态和进展——第九届国际锂电池会议简介[J];电池;1998年06期
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1 余仕僖;禹筱元;周武艺;胡国荣;刘业翔;;锂离子电池正极材料LiMn_(2-x)Cr_xO_(4-3x)F_(3x)的合成与性能研究(英文)[J];中山大学学报(自然科学版);2009年S2期
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7 刘进,吴绍华,兰尧中;锂离子电池正极材料的研究与开发现状[J];云南冶金;2005年05期
8 代克化;王银杰;何平;谢燕婷;其鲁;;高密度LiMn_(0.4)Ni_(0.4)Co_(0.2)O_2正极材料的合成与研究[J];北京大学学报(自然科学版);2006年S1期
9 卞锡奎;;薄膜二次锂离子电池正极研究进展[J];实验室科学;2007年06期
10 钟胜奎;王健;肖新和;李伟;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状及展望[J];化工新型材料;2008年05期
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1 刘国强;曾潮流;杨柯;;锂离子电池钒系正极材料的研究概况[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 周新文;张季平;刘浩文;郭光辉;雷太鸣;张克立;;LiFePO_4/C的合成及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 张静;黄可龙;赵裕鑫;;水热法合成LiFePO_4及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 杨书廷;董红玉;赵娜红;岳红云;杨金鑫;;Co对尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的协同作用[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 唐义会;曹传宝;文捷;翟华章;朱鹤孙;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及电化学性能[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 刘浩;李晨;曹千;吴宇平;吴浩青;;锂离子电池新型正极材料LiFePO_4的改性[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
7 汤宏伟;常照荣;钟发平;;锂离子电池正极材料LiNiO_2的研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
8 文衍宣;黄映恒;童张法;;镁离子掺杂对LiFePO_4结构和性能的影响[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
9 胡晨;刘韩星;甘小燕;欧阳世翕;;锂离子电池正极材料锂镍复合氧化物的合成及性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
10 朱先军;刘韩星;胡晨;甘小燕;周健;欧阳世翕;;锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.20-x)Al_xO_2合成及表征[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
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1 周园;锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
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3 徐融冰;锂电池LiMn_2O_4材料制备及其抑制Jahn-Teller效应的改性研究[D];合肥工业大学;2006年
4 崔萌佳;尖晶石锰酸锂的合成及掺杂改性研究[D];昆明理工大学;2005年
5 李若愚;锂离子电池用正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究[D];中南大学;2005年
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7 姚耀春;锂离子电池正极材料锂锰氧的研制[D];昆明理工大学;2003年
8 张新龙;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成与改性研究[D];中南大学;2004年
9 黄玉代;低热固相法合成锂离子电池Li-Mn-O系正极材料及其性能表征[D];新疆大学;2004年
10 严立云;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的合成与表征[D];吉林大学;2005年
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