锂离子电池分析.pdf

摘要 摘要 ／ I锂离子电池是在锂二次电池基础上发展起来的新型可充电池，非水体系的锂 ＼ 离子电池(以有机溶剂为电解质的液体锂离子电池)是主要研究方向。塑料锂离 子电池则是在液态锂离子电池计基础上发展起来的必威体育精装版一代全固态电池，它不仅 具有液态锂离子电池所具有的高电压、高比能量、长循环寿命、与环境友好等优 点，而且由于采用了全固态结构，改善了液态锂离子电池可能存在的不安全以及 漏液等问题，并使电池形状尺寸的设计更加灵活方便。正是由于这一系列显著优 点，塑料锂离子电池成为近几年来化学电源研究开发的热点。 现在商品化的液态锂离子电池中采用的正极活性物质为LiCoO。，它价格昂 贵。从1991年起，人们开始发展～种新的正极材料——尖晶石LiMn：0。以期替代 LiCoO。而用于锂离子电池。尖晶石Li～ln。0；具有价格低廉、原料丰富和无污染的 优点，有望实现商品化。目前，尖晶石LiMn。0。存在的主要问题是容量低和循环 性能差。研究发现，在充放电过程中尖晶石LiMn：0。的结构畸变、Mn的溶解和电 解液的分解是造成容量下降的主要原因。针对这种现状，人们通过多方面的研究 ，7 、 以期获得电化学性能优良的Li～tn。0。正极材料。}， 本文工作主要包括三个方面： 从固相反应法着手，以电解MnO。(EMD)为Mn源，系统考察了锂盐种类(Li。CO。 ， 热、热重)和xRD结果表明尖晶石LiMn：0。的生成是分布进行的。瞻环伏安及循 ＼ 环充放电等测试结果表明，以LiNO。和EMD为反应原料，在280℃加热6小时预 处理，使熔融的LiNO。渗入EMD的微孔，然后在750℃下焙烧合成得到的LiMn。0。， 具有最佳的电化学性能，首次放电比容量达到125mAh／g，接近理论容量，循环充 、 放10次容量衰减低于3％。}， 塑料锂离子电池多由以聚合物为基体的活性材料和聚合物电解质构成。最早 的聚合物电解质是指不含溶剂、仅靠高分子极性聚合物网络中的离子导电的材 料，而我{jlpjJ发展了一种新的聚合物电解质制造方法，并对塑料锂离子电池的制 造技术以及物理性质、电化学性质进行了研究，主要结果为：(1)选择了以六氟 丙烯一偏氟乙烯的共聚物为基体骨架网络材料，在此基础上，采用匀浆后涂布的 ． 摘要 方式制备聚合物电解质隔膜。通过增塑化过程，使电解质溶液分子固定化于聚合 f 物电解质膜的微结构中。映验表明，这种塑料化聚合物电解质既有很高的室温离 ＼ 子电导率，接近10。数量级，又有良好的强度和柔韧性，能够满足塑料锂离子电 池的要求。(2)发展了聚合物电解质制造的新技术，直接选择能与聚合物溶液互 溶的电解质溶液(PC／EC，1MLiCl0。)，代替目前广泛使用的所谓“增塑剂”，实现 了一步成膜。这种新的制造技术免除了常规制膜过程的抽提方法，更适合于工业 化实施。同时，采用这种新技术制备的掺杂电解质聚合物膜具有良好的物理化学 性质，用于实验锂离子电池中能使电池保持较好的性能。(3)通过对聚合物电解 质电导率的测定，结合谱学测试的结果讨论了膜中锂离子与骨架聚合物基质的相 互作用和锂离子的传导机理，我们认为在电解质掺杂较少时，主要由聚合物链段 运动导电，掺杂较多时，则主要表现为自由电解液离子导电。(4)利用多层热复 合的方法装配了薄膜塑料锂离子电池，并进行了初步的电池性能测试， 实验电 池首次放电比容量达到120mAh／g以上，略低于理论值。所有结果表明，以这种 方式制作的胶态的塑料锂离子电池基本具有常规液态锂离子电池的电性能，能够