鋰離子電池正極材料LiMn-,2-O-,4-的理化性能分析方法研究.pdf

1、隨著能源與環(huán)境問(wèn)題的日益突出以及現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人們對(duì)電池的性能提出了更高的要求。鋰離子電池以其工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、無(wú)環(huán)境污染、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)而成為人們的首選。正極材料的質(zhì)量對(duì)鋰離子電池的性能影響很大，所以發(fā)展高能鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)之一是正極材料的開(kāi)發(fā)。目前商品化的鋰離子電池正極材料有LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiMn2O4等?？v觀正極材料市場(chǎng)，各種材料都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，錳系正極材料(主要為

2、尖晶石型LiMn2O4)價(jià)格低廉，易于制備，且錳的資源豐富，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，即使LiMn2O4的循環(huán)性較差、高溫下容量易衰減，但綜合比較LiMn2O4具有較高的性價(jià)比，被公認(rèn)為是21世紀(jì)最有競(jìng)爭(zhēng)力的鋰離子電池正極材料。 論文首先綜述了國(guó)內(nèi)外鋰離子電池正極材料尖晶石型LiMn2O4的研究進(jìn)展，研究主要集中在合成制備和摻雜改性方面，又簡(jiǎn)單介紹了化學(xué)分析法中主要的分析法—原子吸收光譜法。論文的研究重點(diǎn)分為兩個(gè)部分：一、鋰離子電池正極材料

3、LiMn2O4的物理性能分析；二、鋰離子電池正極材料LiMn2O4的化學(xué)成分分析。在物理性能分析中主要研究了測(cè)定LiMn2O4材料的pH值、粒度分布、比表面積、振實(shí)密度、晶體結(jié)構(gòu)、水含量的方法，測(cè)定值與其產(chǎn)品出廠規(guī)定值相一致。在LiMn2O4的化學(xué)成分分析中研究了測(cè)定主成分Mn含量、雜質(zhì)成分Fe、Na、Ca、Mg、Pb、Cd的方法。測(cè)定材料中的Mn采用絡(luò)合滴定法，關(guān)鍵是準(zhǔn)確標(biāo)定滴定用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，并且指示劑能夠明顯指示滴定終點(diǎn)

4、，此方法準(zhǔn)確度高，最終Mn含量53.78％，與對(duì)比的儀器測(cè)定值54.9％在允許的測(cè)定誤差之內(nèi)，RSD=2.04％，精密度好。測(cè)定材料中的Fe、Na、Ca、Mg采用火焰原子吸收光譜法，此種方法中主要考慮的問(wèn)題是：(1)測(cè)定Fe、Na、Ca、Mg時(shí)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和待測(cè)液中的鹽酸濃度，要從靈敏度和保護(hù)儀器兩個(gè)方面來(lái)綜合選擇；(2)基體Mn和Li是否對(duì)測(cè)定Fe、Na、Ca、Mg產(chǎn)生影響，如果影響顯著則要在標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中加入相當(dāng)于待測(cè)液中同量的Mn

5、和Li；(3)測(cè)Na時(shí)需要加入消電離劑CsCI，消電離劑可以抑制Na在原子化時(shí)電離的損失，增大測(cè)Na的靈敏度和準(zhǔn)確度，也是測(cè)Na必不可少的；(4)測(cè)Ca、Mg時(shí)需要加入釋放劑LaCl3，釋放劑可以基本消除基體和其他雜質(zhì)元素的干擾，使檢測(cè)有更高的準(zhǔn)確度。測(cè)定材料中的Pb、Cd采用石墨爐原子吸收光譜法，此種方法中主要考慮的問(wèn)題是硝酸濃度、Pb和Cd的灰化溫度和原子化溫度、基體改進(jìn)劑對(duì)測(cè)定產(chǎn)生的影響。根據(jù)LiMn2O4材料中各元素含量分析的結(jié)