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)境問題的日益突出以及現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人們對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、能量密度高、無環(huán)境污染、無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢而成為人們的首選。正極材料的質(zhì)量對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，各種材料都有各自的優(yōu)點和缺點，錳系正極材料(主要為

2、尖晶石型LiMn2O4)價格低廉，易于制備，且錳的資源豐富，對環(huán)境無污染，即使LiMn2O4的循環(huán)性較差、高溫下容量易衰減，但綜合比較LiMn2O4具有較高的性價比，被公認為是21世紀最有競爭力的鋰離子電池正極材料。 論文首先綜述了國內(nèi)外鋰離子電池正極材料尖晶石型LiMn2O4的研究進展，研究主要集中在合成制備和摻雜改性方面，又簡單介紹了化學(xué)分析法中主要的分析法—原子吸收光譜法。論文的研究重點分為兩個部分：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定LiMn2O4材料的pH值、粒度分布、比表面積、振實密度、晶體結(jié)構(gòu)、水含量的方法，測定值與其產(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定主成分Mn含量、雜質(zhì)成分Fe、Na、Ca、Mg、Pb、Cd的方法。測定材料中的Mn采用絡(luò)合滴定法，關(guān)鍵是準確標定滴定用EDTA標準溶液的濃度，并且指示劑能夠明顯指示滴定終點

4、，此方法準確度高，最終Mn含量53.78％，與對比的儀器測定值54.9％在允許的測定誤差之內(nèi)，RSD=2.04％，精密度好。測定材料中的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題是：(1)測定Fe、Na、Ca、Mg時標準工作溶液和待測液中的鹽酸濃度，要從靈敏度和保護儀器兩個方面來綜合選擇；(2)基體Mn和Li是否對測定Fe、Na、Ca、Mg產(chǎn)生影響，如果影響顯著則要在標準工作溶液中加入相當于待測液中同量的Mn

5、和Li；(3)測Na時需要加入消電離劑CsCI，消電離劑可以抑制Na在原子化時電離的損失，增大測Na的靈敏度和準確度，也是測Na必不可少的；(4)測Ca、Mg時需要加入釋放劑LaCl3，釋放劑可以基本消除基體和其他雜質(zhì)元素的干擾，使檢測有更高的準確度。測定材料中的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題是硝酸濃度、Pb和Cd的灰化溫度和原子化溫度、基體改進劑對測定產(chǎn)生的影響。根據(jù)LiMn2O4材料中各元素含量分析的結(jié)