锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究
【摘要】:我国是世界上盐湖资源丰富的国家之一,尤其是青海、西藏、新疆、内蒙都广泛分布着数以千计的大大小小的盐湖,这些盐湖蕴藏着极其丰富的无机盐类资源,其中在青海盐湖卤水中锂资源储量巨大。随着国家西部大开发战略的实施,盐湖锂资源综合利用和开发的加紧进行,其下游高值化锂产品的研究开发显得极为迫切。由于具有电压高、能量密度高、输出功率大、可快速充放电、循环性能优越、使用寿命长、充电效率高、工作温度范围宽、自放电小、无电池记忆效应、无环境污染等优点,锂离子二次电池现已广泛应用于各种便携电器产品。锂离子电池巨大的市场,为青海盐湖锂资源的高值开发提供了历史性的机遇。先进的电池必须以先进的材料为基础,锂离子二次电池正极材料主要是嵌锂过渡金属氧化物LiCoO_2、LiNiO_2、LiMn_2O_4及其改性化合物,目前商品化的正极材料主要是LiCoO_2,但钴资源储量有限,价格昂贵,对环境有污染,因此,寻找钴酸锂的替代产品已成为必然。LiMn_2O_4优点在于:1) 锰资源丰富,尤其是我国锰资源储量居世界各国前列;2) 价格便宜;3) 无毒、污染小;4) 用尖晶石相LiMn_2O_4作为正极活性物质组装的锂离子电池工作电压高,安全性好,成本低廉;5) 由于已在一次电池中广泛使用,电池行业易于接受,且回收再利用问题已基本解决。因此尖晶石相LiMn_2O_4被认为是LiCoO_2的最佳替代材料。当前,影响LiMn_2O_4性能的关键因素主要有四点,即Mn~(2+)溶解流失、Jahn-Teller效应引起的晶体结构相变、电解液的分解和钝化膜的形成,高温(55℃)条件下容量衰减过快。解决上述问题的办法主要是利用Co、Cr、Al、Ni、Cu等与Mn离子半径近似的低价阳离子掺杂、提高Li、O化学计量比或以F、S等阴离子掺杂,或是采用B_2O_3、SiO_2、LiCoO_2、C等化合物进行表面包覆的表相修饰方法。
本论文主要研究内容和结果如下:
1.建立了一条新的尖晶石Li-Mn-Oxide合成方法——低温半固相合成法,利用便宜易得的原料,通过湿法混合工艺,使固相物料与液相物料捏合混合,形成固液共存的混合物料,有效保证了物料的混合均匀程度,克服了纯固相混合的不均匀性和纯液相及浆料混合的溶剂处理量大、工艺复杂等缺点。利用TG-DTG、XRD、FTIR、SEM等手段对合成反应过程进行表征分析,结果表明,这种新型低温半固相法在280℃低温下就可合成出尖晶石Li-Mn-Oxide;480℃可合成出纯
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1 |
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 |
2 |
李淑华,何泽珍,刘兴泉;锂离子蓄电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备及其电化学性能[J];合成化学;2004年04期 |
3 |
肖启振,苏光耀,李朝晖,高德淑,李文,刘黎;LiNi_(0.75)Co_(0.2)Al_(0.05-x)Mg_xO_2的合成及性能研究[J];电池;2004年06期 |
4 |
徐茶清,田彦文,翟玉春,王自霞;掺钴对锂锰氧化物性能影响的研究[J];电池;2005年01期 |
5 |
何向明,蒲薇华,王久林,姜长印,万春荣;锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展[J];电池;2005年04期 |
6 |
吕罡;刘心宇;敖敏;张汉城;郭亮;;锂离子电池正极材料的研究进展[J];电工材料;2006年01期 |
7 |
张亚利;高立军;吁霁;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展[J];材料导报;2007年S3期 |
8 |
胡信国;王殿龙;戴长松;;动力锂离子电池及其正极材料的研究进展[J];电池工业;2008年01期 |
9 |
侯贤华;胡社军;彭薇;;动力电池用正极材料磷酸铁锂的研究进展[J];广东化工;2010年07期 |
10 |
马小芬;贾雪枫;王后见;;锂离子电池用尖晶石锰酸锂的研究进展[J];河南化工;2010年16期 |
11 |
郭鸣凤,叶劲草,张洪有,杨瑞敏;锂离子电池用正极材料LiCo_(1-x)Ni_xO_2的研究[J];电源技术;1999年S1期 |
12 |
陈彦彬,韩景立,张刚,刘庆国;锂离子蓄电池正极材料LiMn_2O_4的研究进展[J];电源技术;2000年04期 |
13 |
李阳兴,万春荣,姜长印,朱永贝睿;锂离子电池用正极材料Li_xCo_(0.8)Ni_(0.2)O_2[J];功能材料;2001年01期 |
14 |
王敬欣;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的研究进展[J];稀有金属;2002年06期 |
15 |
林奇扬;锂离子二次电池及其正极材料结构与性能研究[J];中国锰业;2002年04期 |
16 |
陈敬波,胡国荣,禹筱元,彭忠东,庞海霞;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4[J];中国锰业;2003年01期 |
17 |
许惠,钟辉,汪文成;锂离子蓄电池正极材料——层状LiNi_xMn_(1-x)O_2[J];电源技术;2004年02期 |
18 |
时朝昆,赵煜娟,刘欣艳,夏定国;元素掺杂对LiNiO_2正极材料电化学性能的影响[J];电源技术;2004年03期 |
19 |
王双才,李元坤,刘述平;锂离子电池正极材料研究动态[J];中国锰业;2004年03期 |
20 |
甘雄;锂离子电池正极材料的研究进展[J];培训与研究-湖北教育学院学报;2004年05期 |
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