錳酸鋰電池的熱電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池自發(fā)明以來便一直受到各國的廣泛關(guān)注。在短短幾十年的時間內(nèi)，鋰離子電池經(jīng)歷了多次技術(shù)革命，從小型能源設(shè)備到大型的動力能源裝置，鋰離子電池都在其中發(fā)揮著重要作用，但是，其安全性能尤其是鋰離子動力電池的安全性一直限制其更廣泛地應(yīng)用。本文研究了錳酸鋰系正極材料的熱電化學(xué)性能，利用電化學(xué)-量熱聯(lián)用技術(shù)重點(diǎn)研究了LiMn2O4電池在40℃和50℃下不同充放電倍率下的熱行為，并對比分析了LiMnO2電池在50℃的熱行為。并綜合運(yùn)用循環(huán)伏安法

2、和交流阻抗法研究了LiMn2O4電池的動力學(xué)特性。并運(yùn)用XRD和SEM手段檢測了LiMn2O4電池正極片在充放電前后的結(jié)構(gòu)變化。得到以下重要結(jié)論:
　　1.LiMn2O4電池在不同倍率充放電過程中均沒有良好的電壓平臺，且比容量隨著溫度的升高，倍率的增大而降低。溫度越高，倍率越大，電池內(nèi)部極化作用越大。LiMn2O4電池在40℃和50℃下0.1C時放電比容量分別為108和100mAh g-1。
　　2.從LiMn2O4電池在4

3、0℃和50℃的熱流曲線可以看出:LiMn2O4電池在0.1C充電過程有明顯的吸熱峰存在，低倍率下測得的熱量主要為可逆熱。在較高倍率充放電過程中，不可逆熱占據(jù)熱生成的主導(dǎo)地位，電池產(chǎn)熱量隨溫度和倍率的增大而增大。根據(jù)0.1C下熱譜曲線計算得到:40℃下的△rSm和△rGm值分別為0.442J mol-1 K-1和-4.794kJ mol-1，50℃下的△rSm和△rGm值分別為0.022J mol-1 K-1和-5.925kJ mol-1

4、。
　　3.比較LiMn2O4電池和LiMnO2電池的電化學(xué)性能和熱力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)LiMnO2電池具有較高比容量，在0.1C的放電比容量達(dá)到148.5mAh g-1。在相同充放電倍率下LiMnO2電池的產(chǎn)熱量是LiMn2O4電池產(chǎn)熱量的2-3倍，其安全性比LiMn2O4差。
　　4.XRD衍射測試結(jié)果表明:LiMn2O4電池在高倍率充放電下結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞，產(chǎn)生了Li2MnO3和MnO2雜質(zhì)峰。SEM檢測表明LiMn2O4在高倍