鋰離子電池正極材料鋰錳氧的研制.pdf

1、該文在綜述鋰離子電池及其相關(guān)材料的基礎(chǔ)上,分析了國內(nèi)外尖晶石LiMn<,2>O<,4>的研究現(xiàn)狀,可知LiMn<,2>O<,4>正極材料的不足之處在于材料的均勻性不好,合成產(chǎn)物物相多,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致材料性能差.盡管許多研究工作者做了大量的研究,開發(fā)了溶膠-凝膠法、融鹽浸漬法、Pechini法以及其它方法來制備LiMn<,2>O<,4>正極材料,并使材料的性能在一定程度上有所提高,但由于這些方法不是工藝復(fù)雜,就是成本較高,不適于大規(guī)

2、?；a(chǎn).因此研究開發(fā)既能應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),又能制備出具有優(yōu)良電化學(xué)性能的尖晶石LiMn<,2>O<,4>工藝路線依然是當(dāng)前鋰離子電池正極材料研究工作的重中之重.為了適應(yīng)工業(yè)化的需要,又能改善材料的性能.該研究在傳統(tǒng)的高溫固相合成法基礎(chǔ)上,引入機(jī)械活化的方法,采用機(jī)械活化——高溫固相法制備了標(biāo)準(zhǔn)尖晶石LiMn<,2>O<,4>,并將TG、DSC、XRD、SEM等檢測手段和電化學(xué)分析方法相結(jié)合,對(duì)材料的熱力學(xué)性質(zhì)、物理化學(xué)性能以及電池的制

3、作技術(shù)進(jìn)行了研究.研究表明:合成溫度、合成時(shí)間、原料配比、熱處理制度以及產(chǎn)物粒度是影響產(chǎn)物性能的重要因素.隨著合成溫度和時(shí)間的增加,產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和晶型越趨于完善,但在1100℃得到的產(chǎn)物有燒結(jié)和晶粒增大的現(xiàn)象,恒溫時(shí)間超過24h后對(duì)材料的性能影響不是很大;Li/Mn比在0.95~1.05/2的條件下都可得到標(biāo)準(zhǔn)的尖晶石LiMn<,2>O<,4>,尤其當(dāng)Li/Mn比為1.05/2時(shí),所合成的材料具有較好的電化學(xué)性能;通過兩段合成法制備的產(chǎn)物

4、性能要比一段合成法制備的產(chǎn)物性能好,而兩段間隔合成法比兩段連續(xù)合成法處理的材料性能更佳;顆粒的粒度隨著球磨時(shí)間的延長而減小,比表面卻增大,粒度小且分布范圍窄的材料有利于鋰離子的擴(kuò)散.在合成材料的同時(shí),該文還對(duì)鋰離子電池的組成和制作工藝進(jìn)行了探討,分析了制漿、涂布、裝配、化成幾個(gè)主要工序?qū)﹄姵匦阅艿挠绊?還重點(diǎn)對(duì)鋰離子電池正極各物質(zhì)的配料進(jìn)行了優(yōu)化研究.結(jié)果表明,正極極片中PVDF粘接劑和乙炔黑導(dǎo)電劑的添加量只有適量的時(shí)候,正極極片的充放