锂离子电池正极材料锰酸锂的研究现状

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1、锂离了电池正极材料尖晶石型猛酸锂的研究进展摘要：尖晶石型猛酸锂能量密度高、成本低、无污染、安全性好、资源丰富，是最有发展潜力的锂离子电池止极材料之一。但是循环过程中容量衰减较快成为制约其发展的主要因素。本文详细阐述了猛酸锂的各种制备方法及其优缺点，综述了近几年来在表面修饰和体相掺杂改性方面的研究进展。关键词:锂离子电池;镒酸锂；正极材料;表面改性ResearchProgressofLithiumManganateasCathodeMaterialforLithiumIonBatteriesAbstract：SpinelLiMn204isapotentialc

2、athodematerialforlithiumionbatteriesduetoitshighenergydensity,lowcost,nopollutiontoenvironmentandsafetyperformance・Thevariouspreparationmethodsoflithiummanganeseacidanditsadvantagesanddisadvantagesweredetailed・Theresearchachievementsonphasedopingmodification,surfacemodificationofLi

3、Mn204werereviewed・Keywords：lithiumionbattery；lithiummemgeinate；anodematerial;surfacemodification1刖s锂离子电池是性能卓越的新一代绿色环保、可再生的化学能源，目前正以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了移动电话、笔记本电脑、小型摄像机、数码照相机、电动工具、电动汽车等应用领域,并有可能取代镉鎳和氢鎳电池用于航天领域。正极材料是制造锂离了电池的关键材料之一。目前，商业化锂离子电池正极材料主要有钻酸锂、猛酸锂，但钻资源有限，价格昂贵，安全性能差，且对环境污染大，无法在动

4、力电池中应用。尖晶石型猛酸锂具有资源丰富、能量密度高、成本低、无污染、安全性好等优点，是理想的锂离了电池正极材料。尖晶石型镒酸锂属于立方晶系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g,由于具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，被认为是最有发展潜力的正极材料之一。笔者结合自身的研究工作，镒酸锂正极材料在制备方法及改性方面的研究进展进行了详细的综述。2镒酸锂材料的制备方法研究进展尖晶石型镭酸锂的合成方法有很多种，主要有高温固相法、熔融浸渍法、微波合成法、溶胶凝胶法、乳化干燥法、共沉淀法、Pechini法以及水热合成法。2.

5、1高温固相法镒酸锂的传统制备方法就是高温固相法。最初由Hunter等［1］提出，即将锂盐和猛化合物按一定比例机械混合、研蘑，然后在高温下烧结制得。常用的含猛原料有化学二氧化猛(CMD)、电解二氧化猛(EMD)及镒盐，含锂材料有碳酸锂、氢氧化锂和硝酸锂。这种方法操作简单，易于实现工业化。但用该方法制备出来的材料颗粒粒度较大、物相分布不均匀、电化学性能不理想。研究表明,加入分散剂或用分段烧结可改善材料的性能。2.2熔融浸渍法熔融浸渍法最初是由Yoshio等［2］提出，是一种改进了的固相合成法，即利用锂盐熔点较低，先将反应混合物在锂盐熔点处加热儿小时，在此过程中，

6、锂盐渗入到镒盐材料的多孔中，极大地增加了反应物分子间的接触面积，其速度要比固体反应快，降低了最终的热处理温度，缩短了反应时间，启合成产物粒度分布均匀，具有较大的比表面积，还保持了金属氧化物的多孔形状,所以，相对于机械化学法有一定的优越性。熔融浸渍法［3］在固相法制备尖晶石型镒酸锂中是较好的一种方法，能够得到电化学性能优良的正极材料，但由于操作复杂，条件较为苛刻，因而不利于工业化。2.3微波合成法微波合成法是将被合成的材料放在微波场中，材料和微波场相互作用，产生的微波转变成热能被材料吸收，从材料内部进行加热，产生均匀的受热中心，快速升温至所需温度。该方法可实现

7、均匀受热,快速升温，大大缩短反应时间［4］o2.4溶胶凝胶法溶胶凝胶法是应用胶体化学原理制备材料。即将金属猛盐和锂盐水解形成金属氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶，然后蒸发浓缩使其变成透明状凝胶，再将凝胶干燥，烧结得到镭酸锂材料。该方法合成温度低，产品化学均匀性好，纯度高，具有较好的电化学性能。2.5乳化干燥法乳化干燥法提供了一种制备均匀分散金属氧化物前驱体的好方法。是利用2种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从乳液中析出固体。用该方法制备的材料颗粒粒度小且分布均匀。2.6共沉淀法共沉淀法是将锂源和猛源化合物溶解后，加入合适的沉淀剂析出沉淀，干燥

8、后烧结得到超微颗粒的猛酸锂材料。用该方法制备的材料颗