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基本信息

项目名称:
锂离子电池正极材料锰酸锂的高温性能改善
小类:
能源化工
简介:
锂离子电池正极材料锰酸锂的高温性能改善
详细介绍:
锂离子电池正极材料锰酸锂的高温性能改善

作品专业信息

撰写目的和基本思路

本课题旨在找出一种能合成尖晶石锰酸锂高温性能较好的工艺方案,通过合成核与壳功能互补的新型复合电极材料,来提高材料的综合性能,能保证尖晶石锰酸锂颗粒粒度较大,比表较小,颗粒均匀,比容量较高。并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试来考察锂锰配比,掺加金属元素和量以及包覆等对锰酸锂的影响。

科学性、先进性及独特之处

核壳材料具有双层或多层结构,其内部和外部分别富集不同成分,使得核与壳的功能实现复合与互补,从而可以调制出有别于核或壳本身性能的新型功能材料。用共沉淀法制备具有核壳结构的尖晶石型锰酸锂复合正极材料。

应用价值和现实意义

锂离子二次电池是多学科交叉共同研究的结晶。自1990年推出以碳为负极的锂离子二次电池产品之后,迅速在化学电源界掀起了电池及其相关材料的研发热潮,体现了锂离子电池强劲发展势头和巨大潜力。锂离子二次电池以其优越的性能己广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机等便携式电器中,不久将进入商业化动力电池领域。

学术论文摘要

核壳结构材料可以实现核与壳功能的复合与互补,近年来核壳结构的设计理念也被引入到锂离子电池材料中。本文采用共沉淀法合成核壳结构的尖晶石型锰酸锂正极复合材料。优化合成的尖晶石锰酸锂通过扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)来表征其形貌和晶体结构特征;测定了样品的比表面积,振实密度及粒度分布;通过化学分析法测定了样品中金属元素的含量及锰的综合价态等;组装成CR2032扣式电池来测试其电化学性能。综合所测数据,初步得出结论:通过共沉淀法合成的材料改善了尖晶石锰酸锂的高温(50℃)循环性能。

获奖情况

尚未发表

鉴定结果

参考文献

[1] .Lu Junbiao, Tang Zilong, Zhang Zhongtai, et al. Preparation of LiFePO4 with inverse opal structure and its satisfactory electro2 chemical p roperties [ J ]. Materials Research Bulletin, 2005, 40: 2039 - 2046.

同类课题研究水平概述

为了提高锂离子电池的充放电比容量、循环寿命、大功率充放电、安全性等性能以及降低产品的成本,正、负极材料一直是该领域研究的热点之一。与负极材料及电池的其它组成材料相比,由于正极材料在电池中起着更加重要的作用,开发性能优良的新一代正极材料已成为业内人士当前一项十分紧迫的任务。因此,正极材料已成为锂离子电池研究的重中之重。 现己开发的正极材料主要有Li-V-O、Li-Ti-O、Li—Co-O、Li-Ni-O、Li—Fe-P-O和Li-Mn-O等六大体系,但主要集中在层状LiCo02、LiNi02、LiMn02和尖晶LiMn204系列:LiCo02因其电化学容量高、循环特性好、能量密度大等优点最早商业化,目前仍是锂离子电池的主要正极材料;LiNi02虽理论能量密度高,但因循环性能差、安全性低及稳定性差等因素仍停留在实验室研究阶段;尖晶石型LiMn204材科的理论比容量148 rnAh/g,实际110~130mAh/g,循环寿命好。特别是由于的LiMn204稳定性好、价格低、环保无毒以及大电流充放电性能好,已成为研究最多、开发力度最大、最具应用前景的正极材料之一。
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