上海紫一試劑廠專(zhuān)注電池類(lèi)新材料的開(kāi)發(fā)

    通過(guò)新型方法流變相合成出鈦酸鋅鋰負(fù)極材料。通過(guò)XRD可以得出以TiO_2、乙酸鋅、乙酸鋰為原材料合成的材料為鈦酸鋅鋰負(fù)極材料。在0.5 A/g恒電流充放電循環(huán)下*放電容量有211 mAh/g,循環(huán)50圈后容量保持在189 mAh/g。通過(guò)恒電流充放電循環(huán)曲線可看出該方法合成的鈦酸鋅鋰材料的倍率性能很好,容量衰減不是很明顯。

    鋰離子電池具有高比電容量、工作電壓窗口寬、循環(huán)性能好、安全系數(shù)高、倍率性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。制備長(zhǎng)循環(huán)壽命、高能量密度的鋰離子電池是近年來(lái)科研者們研究的主要目標(biāo)。其中,鋰離子電池的正極材料對(duì)電池性能有著重要的影響,其中錳酸鋰材料因錳自然資源較為豐富、成本低廉及環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是一種比較有發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正電極材料。 尖晶石LiMn2O4正極材料有著獨(dú)特的三維隧道結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)有利于電池循環(huán)充放電時(shí)離子在材料中的擴(kuò)散,所以LiMn2O4吸引了眾多科研者的眼球。但是錳酸鋰材料容易發(fā)生Jahn-Teller歧化效應(yīng),這種效應(yīng)易導(dǎo)致晶相由立方向四方晶相轉(zhuǎn)變,從而使得材料的循環(huán)性能降低,本文通過(guò)高溫固相法合成納米級(jí)錳酸鋰材料,其晶型結(jié)構(gòu)較好,有效的降低了電池的容量衰減速率。為了提高電池的的能量密度,本論文還在純相錳酸鋰的基礎(chǔ)上摻雜不同含量的鎳,以提高電壓平臺(tái),擴(kuò)大電池的電壓窗口,從而提高能量密度。綜合運(yùn)用x-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等相關(guān)表征手段對(duì)合成的錳酸鋰樣品的晶型、微觀形貌等進(jìn)行分析,并且用恒流充放電、循環(huán)伏安法和交流阻抗等電學(xué)測(cè)試方法研究了材料的電化學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：

 (1)以不同形貌的α-MnO2為前驅(qū)體,乙酸鋰為鋰源,通過(guò)高溫固相法合成錳酸鋰J正極材料,其中以三維網(wǎng)狀α-MnO2為前驅(qū)體制備的錳酸鋰電池具有高倍率性能以及長(zhǎng)循環(huán)壽命,在5C下,其比容量仍然有88mAh g-1,循環(huán)100次后,其比容量衰減速率僅0.06mAh g-1每次。

 (2)為提高錳酸鋰的能量密度,本論文以三維網(wǎng)狀α-MnO2為前驅(qū)體制備的錳酸鋰為基礎(chǔ),摻雜了不同含量的鎳,以提高電壓平臺(tái)從4.05V提高到4.7v,增大了電壓窗口,從而提高了能量密度,其中LiNi0.5Mn1.5O4的能量密度高達(dá)496Wh Kg-1

,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前使用的傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度。

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