锂离子电池正极材料锂锰氧的研制
该文在综述锂离子电池及其相关材料的基础上,分析了国内外尖晶石LiMn<,2>O<,4>的研究现状,可知LiMn<,2>O<,4>正极材料的不足之处在于材料的均匀性不好,合成产物物相多,结构不稳定,从而导致材料性能差.尽管许多研究工作者做了大量的研究,开发了溶胶-凝胶法、融盐浸渍法、Pechini法以及其它方法来制备LiMn<,2>O<,4>正极材料,并使材料的性能在一定程度上有所提高,但由于这些方法不是工艺复杂,就是成本较高,不适于大规模化生产.因此研究开发既能应用于工业化生产,又能制备出具有优良电化学性能的尖晶石LiMn<,2>O<,4>工艺路线依然是当前锂离子电池正极材料研究工作的重中之重.为了适应工业化的需要,又能改善材料的性能.该研究在传统的高温固相合成法基础上,引入机械活化的方法,采用机械活化——高温固相法制备了标准尖晶石LiMn<,2>O<,4>,并将TG、DSC、XRD、SEM等检测手段和电化学分析方法相结合,对材料的热力学性质、物理化学性能以及电池的制作技术进行了研究.研究表明:合成温度、合成时间、原料配比、热处理制度以及产物粒度是影响产物性能的重要因素.随着合成温度和时间的增加,产物的结构和晶型越趋于完善,但在1100℃得到的产物有烧结和晶粒增大的现象,恒温时间超过24h后对材料的性能影响不是很大;Li/Mn比在0.95~1.05/2的条件下都可得到标准的尖晶石LiMn<,2>O<,4>,尤其当Li/Mn比为1.05/2时,所合成的材料具有较好的电化学性能;通过两段合成法制备的产物性能要比一段合成法制备的产物性能好,而两段间隔合成法比两段连续合成法处理的材料性能更佳;颗粒的粒度随着球磨时间的延长而减小,比表面却增大,粒度小且分布范围窄的材料有利于锂离子的扩散.在合成材料的同时,该文还对锂离子电池的组成和制作工艺进行了探讨,分析了制浆、涂布、装配、化成几个主要工序对电池性能的影响,还重点对锂离子电池正极各物质的配料进行了优化研究.结果表明,正极极片中PVDF粘接剂和乙炔黑导电剂的添加量只有适量的时候,正极极片的充放电性能才较好.该研究中PVDF粘结剂的添加量在7~10％,乙炔黑导电剂的添加量在8％左右,正极极片的性能最佳.
锂离子电池;正极材料;尖晶石LiMn<,2>O<,4>
昆明理工大学
硕士
有色金属冶金
戴永年;杨斌
2003
中文
TM911.4;TM215
78
2004-07-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）