哪些因素決定了鋰離子電池可充電的性質(zhì)?正極材料是關(guān)鍵!
自1990年Sony公司首次將鋰離子電池推向市場以來,就一直受到了世界各國的廣泛關(guān)注,成為國際上一大研究熱點(diǎn)和能源、通訊和篼技術(shù)三大領(lǐng)域的支柱之一。
鋰離子電池由于其放電電壓高,比容量大,能量密度高,使用壽命長,安全性能好,以及無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的親睞,使它成為理想的可再生能源,因而在信息產(chǎn)業(yè)如移動(dòng)電話,攝錄像機(jī)及筆記本電腦等方面具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
早期的鋰離子電池,采用了LiC02作為其正極材料,后來又相繼開發(fā)了LiNi02作正極材料。由于LiC02資源有限,具有價(jià)格昂貴,毒性大,污染環(huán)境等諸多不利因素,并且UNi02制備和純化又較困難,所以各國的研究和開發(fā)工作者都在極力尋求能夠替代LiCo02和LiNi02的正極材料。因此,層狀的LiMn02和尖晶石型的LiMn204便應(yīng)運(yùn)而生,成為鋰離子電池正極材料。因?yàn)長i-Mn-0化合物具有資源豐富,價(jià)格低廉,制備簡單,無毒,對環(huán)境友好等特點(diǎn),所以采用Li-Mn-0化合物正極材料制成的鋰離子二次電池被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色能源”,將成為廣泛使用的便攜式電源。但是,由于Li-Mn-0化合物存在比容量較低,在液體電解質(zhì)中不夠穩(wěn)定以及ahn-Teller效應(yīng),從而導(dǎo)致在充放電過程中容量衰減較快的缺點(diǎn)。我們采用了r部分取代02'而且同時(shí)引人Na+和采用非水介質(zhì)合成的方法,制備了LioNaoMnCUIo.o化合物正極材料,旨在改善其穩(wěn)定性和提高其比容量。
1.由于該化合物是:體氣+可以在其中可逆地嵌人和脫;附近有明顯的放電平臺(tái),所以可被作溫固相反應(yīng)法制備的Li-Mn-0化合物正極材料的比表面積一般在0.1~3.0m2/g,采用Sol-gel法制備的-Mn-0化合物正極材料的比表面積一般也只在2~16m2/g以下,采用非水介質(zhì)濕法分散制備的-Mn-0化合物正極材料的比表面積一般至多在14~18m2/gM.關(guān)鍵取決于后處理的焙燒溫度。采用無機(jī)水熱合成法制得的正極材料,其比表面積一般可達(dá)35~43m2/gM而用本文的方法制備的U.75NBC.MnO,Ko化合物,其比表面積可達(dá)35~48m2/g.該化合物之所以有較大的比表面積,可能是因?yàn)樵诔叵路磻?yīng)時(shí),Mn02的比表面積不會(huì)縮小,而化學(xué)法制備Mn02(CMD)的比表面積(約為53.8m2/g)和電解法制備Mn02(EMD)的比表面表1不同方法制備的正極材料的比表面積制備固相濕化學(xué)水熱本文方法反應(yīng)法分散法合成法方法廣后4ro-燥燒幾CME刊哺I-空押1b真氣圖0):“空伴果將程XE過的電粉放充f在且化而該4‘然W雖材極10正化顯驗(yàn)陽物明實(shí)合較射,p化無衍態(tài)該獻(xiàn)i面如,文表積但妙比面付趨B比較有了米實(shí)納粉原粉;-I原粉;-0-1原粉直著物相的變良明該化合物曼道通過電子矣呈一定的晶定結(jié)果表明,所示。采用高積(約為45.3m2/g)又較大的緣故。此外,可能還與其呈一定的非晶態(tài)和超細(xì)粉特性有關(guān)。樣品經(jīng)透射電子顯微鏡(TEM)觀察,發(fā)現(xiàn)樣品表面分布均勻,呈超細(xì)顆粒,其平均粒徑約為45mn,屬納米級粉體材料。
而用固相反應(yīng)法制備的Li-Mn-0尖晶石化合物為晶態(tài)材料,呈立方體或球形粒子,其平均粒徑大于300nm.如所示。這表明采用本文的制備方法可以合成出Li.75NawMnOwW納米粉體材料,可能正是由于這種材料的納米晶態(tài)特性,即較小尺寸和較大比表面積,所以對其作為鋰離子二次電池的正極材料時(shí)的電化學(xué)性質(zhì)才有了較大的改善。












