尖晶石锰酸锂制备及其电化学性能的研究.pdfVIP

50 新 疆 有 色 金 属 第4期 尖晶石锰酸锂制备及其电化学性能的研究 李薛勇 （新疆昊鑫锂盐开发有限公司 乌鲁木齐 830006） 摘 要 锰酸锂被认为是取代商品锂离子电池正极材料LiCoO2 的候选材料, 以二氧化锰、碳酸锂为原料,在空气气氛下进行烧结,控制 烧结温度和时间,制备锂离子电池正极材料锰酸锂。用X 射线衍射仪、电子扫描电镜对产物的结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进 行了表征。结果表明:所制得的正极材料为尖晶石型锰酸锂,结晶度高、无杂质相、材料颗粒的粒径均匀,首次充放电比容量为 117.3 mAh/g (0.2C,3.3~4.4V);50 次循环后,放电比容量为107.9 mAh/g,不可逆容量损失为9.4 mAh/g, 比容量保持率为92.0%,得到了很好的综合电化学性能。 关键词 锰酸锂 正极材料 锂离子电池 电化学性能 [5] 近年来随着通讯设备和信息技术的迅速发展,人 至400 ℃,空气中自然冷却,得到尖晶石锰酸锂产物 。 们对电池性能的要求越来越高。锂离子电池是在锂 1.2 电池制备 电池研究的基础上发展起来的一种新型蓄电池,它保 以金属锂为对电极, 以锰酸锂电极为工作电极, 留了锂电池的主要优点,并且还解决了锂电池难以克 以聚丙烯为隔膜, 以1 mol·L- 1 LiPF /EC(碳酸乙烯酯) 6 服的安全和寿命问题,是一种理想的可充放电池。与 +DEC(碳酸二乙酯(1 ∶1)为电解液,组装成二电极的 现有的可充电电池(铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池) 实验电池。 相比,它具有以下优点:电压高,工作电压为3.6 V;能量 1.3 性能测试 密度大,考虑了寿命因素后,锂离子电池总的能量密度 用X 射线衍射仪分析材料的结构及相组成,用 分别是镍镉电池和镍氢电池的3 倍和 1.5 倍; 自放电 电子扫描电镜对材料的微观形貌进行表征,用电池 小,每月仅 12%;无污染,不含重金属和有毒物质,是真 性能测试仪对电池进行充放电循环测试(0.2 C, [2] 正的绿色能源 。 3.3~4.4 V)。 锂离子电池中用作正极材料的物质主要是锂与 2 结果与讨论 过渡金属氧化物形成的嵌入式化合物, 目前用作锂离 子电池正极材料的有层状结构的LiCoO 、LiNiO 和 2.1 LiMn O 的形貌和结构 2 2 2 4 尖晶石结构的LiMn O 、橄榄石结构的LiFePO 等。 LiMn O 的SEM 照片见图1。 2 4 4 2 4 其中锰资源丰富、价廉, 对环境友好。尖晶石型 LiMn O 具有独特的三维隧道结构,有利于Li+ 的嵌入