電動汽車LiMn2O4-Li4Ti5O12動力鋰離子電池研發(fā).pdf

1、鋰離子電池具有體積小、重量輕、壽命長、無污染、能量密度高、無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品中，并有望替代傳統(tǒng)燃油成為新能源汽車的動力源。新能源汽車要求安全性能更好、成本更低和高電壓等性能的動力鋰離子電池，而鋰離子電池的關(guān)鍵是電極材料，因此研發(fā)高性能電極材料變得尤為重要。尖晶石LiMn2O4具有電壓高、安全性能好、價(jià)格低廉、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是動力鋰離子電池的理想正極材料；Li4Ti5O12負(fù)極材料具有安全性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

2、、易于制備、材料廉價(jià)等優(yōu)勢，能夠滿足某些新能源汽車的需求。結(jié)合以上兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，本文合成了LiMn2O4正極材料，合成并改性Li4Ti5O12材料，分別研究它們的電化學(xué)性能，最后構(gòu)建軟包裝LiMn2O4-Li4Ti5O12鋰離子電池體系，并對其電化學(xué)性能進(jìn)行研究，得到了以下研究結(jié)果：
　?。?）將通過固相反應(yīng)法合成的錳酸鋰正極材料和商品化的錳酸鋰材料對比，通過一系列檢測手段和電化學(xué)性能測試，最后發(fā)現(xiàn)通過簡單的固相反應(yīng)制備的LiM

3、n2O4材料首次放電比容量為113.6mAh g-1，庫倫效率為89％，50次循環(huán)過后的放電比容量為106.7mAh g-1，庫倫效率為99.4％。而商品化的LiMn2O4材料首次放電比容量為108.3mAh g-1，庫倫效率為89.1％，50次循環(huán)過后的放電比容量為101.5mAh g-1，庫倫效率為96.6％。結(jié)果表明自制的LiMn2O4材料具有更好的循環(huán)性能及可逆容量和庫侖效率。
　?。?）以醋酸鋰和納米TiO2為主要原材料

4、，通過噴霧干燥輔助的高溫固相合成法合成Li4Ti5O12本體材料，并對其進(jìn)行改性研究：依次進(jìn)行了C、C-Cu和C-Ag包覆獲得Li4Ti5O12/C、Li4Ti5O12/C-Cu和Li4Ti5O12/C-Ag材料。結(jié)果表明這三種包覆改性均使Li4Ti5O12原始材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定且結(jié)晶度更好?？赡嫒萘坑蒐i4Ti5O12的165mAh g-1提高到 Li4Ti5O12/C的169mAh g-1、Li4Ti5O12/C-Cu的185mAh

5、 g-1和Li4Ti5O12/C-Ag的189mAh g-1；20C時(shí)的可逆容量由Li4Ti5O12的98mAh g-1提高到Li4Ti5O12/C的125mAh g-1、Li4Ti5O12/C-Cu的136mAh g-1和Li4Ti5O12/C-Ag的113mAh g-1。材料性能改善的原因在于包覆大幅度提高了Li4Ti5O12本體材料的電子導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散能力從而使得材料的可逆容量和倍
　　（3）率性能均得到提高，循環(huán)穩(wěn)定性得

6、到改善。本文還探討了金屬包覆對Li4Ti5O12影響機(jī)理。結(jié)果表明，金屬包覆改變了表面的電導(dǎo)率但是并未改變該材料的內(nèi)部的導(dǎo)電性，但通過先小電流、再大電流充電方式可以實(shí)現(xiàn)該體系的快速充電。
　?。?）采用商品化 LiMn2O4為正極，Li4Ti5O12為負(fù)極制作了軟包裝LiMn2O4-Li4Ti5O12電池。充放電測試顯示，該電池的初始容量為11.48Ah，循環(huán)50次后的容量為11.23Ah，容量保持率為97.8%，可望獲得超長循環(huán)