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基本信息

項(xiàng)目名稱：
鋰離子電池正極材料錳酸鋰的高溫性能改善
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
鋰離子電池正極材料錳酸鋰的高溫性能改善
詳細(xì)介紹：
鋰離子電池正極材料錳酸鋰的高溫性能改善

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

本課題旨在找出一種能合成尖晶石錳酸鋰高溫性能較好的工藝方案，通過(guò)合成核與殼功能互補(bǔ)的新型復(fù)合電極材料，來(lái)提高材料的綜合性能，能保證尖晶石錳酸鋰顆粒粒度較大，比表較小，顆粒均勻，比容量較高。并對(duì)其進(jìn)行XRD、SEM分析和電化學(xué)性能測(cè)試來(lái)考察鋰錳配比，摻加金屬元素和量以及包覆等對(duì)錳酸鋰的影響。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

核殼材料具有雙層或多層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部和外部分別富集不同成分，使得核與殼的功能實(shí)現(xiàn)復(fù)合與互補(bǔ)，從而可以調(diào)制出有別于核或殼本身性能的新型功能材料。用共沉淀法制備具有核殼結(jié)構(gòu)的尖晶石型錳酸鋰復(fù)合正極材料。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

鋰離子二次電池是多學(xué)科交叉共同研究的結(jié)晶。自1990年推出以碳為負(fù)極的鋰離子二次電池產(chǎn)品之后，迅速在化學(xué)電源界掀起了電池及其相關(guān)材料的研發(fā)熱潮，體現(xiàn)了鋰離子電池強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭和巨大潛力。鋰離子二次電池以其優(yōu)越的性能己廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、攝像機(jī)等便攜式電器中，不久將進(jìn)入商業(yè)化動(dòng)力電池領(lǐng)域。

學(xué)術(shù)論文摘要

核殼結(jié)構(gòu)材料可以實(shí)現(xiàn)核與殼功能的復(fù)合與互補(bǔ)，近年來(lái)核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念也被引入到鋰離子電池材料中。本文采用共沉淀法合成核殼結(jié)構(gòu)的尖晶石型錳酸鋰正極復(fù)合材料。優(yōu)化合成的尖晶石錳酸鋰通過(guò)掃描電鏡（SEM）及X射線衍射（XRD）來(lái)表征其形貌和晶體結(jié)構(gòu)特征；測(cè)定了樣品的比表面積，振實(shí)密度及粒度分布；通過(guò)化學(xué)分析法測(cè)定了樣品中金屬元素的含量及錳的綜合價(jià)態(tài)等；組裝成CR2032扣式電池來(lái)測(cè)試其電化學(xué)性能。綜合所測(cè)數(shù)據(jù)，初步得出結(jié)論：通過(guò)共沉淀法合成的材料改善了尖晶石錳酸鋰的高溫（50℃）循環(huán)性能。

獲獎(jiǎng)情況

尚未發(fā)表

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[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.

同類課題研究水平概述

為了提高鋰離子電池的充放電比容量、循環(huán)壽命、大功率充放電、安全性等性能以及降低產(chǎn)品的成本，正、負(fù)極材料一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。與負(fù)極材料及電池的其它組成材料相比，由于正極材料在電池中起著更加重要的作用，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的新一代正極材料已成為業(yè)內(nèi)人士當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。因此，正極材料已成為鋰離子電池研究的重中之重。 現(xiàn)己開(kāi)發(fā)的正極材料主要有Li-V-O、Li-Ti-O、Li—Co-O、Li-Ni-O、Li—Fe-P-O和Li-Mn-O等六大體系，但主要集中在層狀LiCo02、LiNi02、LiMn02和尖晶LiMn204系列：LiCo02因其電化學(xué)容量高、循環(huán)特性好、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)最早商業(yè)化，目前仍是鋰離子電池的主要正極材料；LiNi02雖理論能量密度高，但因循環(huán)性能差、安全性低及穩(wěn)定性差等因素仍停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段；尖晶石型LiMn204材科的理論比容量148 rnAh/g，實(shí)際110～130mAh/g，循環(huán)壽命好。特別是由于的LiMn204穩(wěn)定性好、價(jià)格低、環(huán)保無(wú)毒以及大電流充放電性能好，已成為研究最多、開(kāi)發(fā)力度最大、最具應(yīng)用前景的正極材料之一。
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