文档介绍：设计实验题目锂离子电池正、负极材料Li+〇一六年十月十五日锂离子电池正、负极材料Li+化学扩散系数的测定一前言21世纪,人类对能源的需求与日俱增,传统的化石能源逐渐走向枯竭,石油资源的危机迫使人们去寻找新的替代能源。人类的生存需要储能电池的进步,其中锂离子电池作为新一代性能卓越的绿色环保、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,并有可能取代镉镍和氢镍电池用于航天领域。正极材料是制造锂离子电池的关键材料之一。其具有高能量密度、循环性能好,无记忆效应、自放电低和环境相容性好等优点。主要构成为电解液、隔膜、正负极材料等几部分。其中正极材料在锂离子电池中占有较大比例(正负极材料的质量比一般为3:1--4:1),锂离子电池的性能主要受到正极材料的影响。正极材料的成本在电池的生产中所占比例交高,达到了40%左右。高性能锂离子电池发展受到其正极材料研发进展的制约,所以,近年来锂离子电池正极材料成为锂离子电池的研究热点。目前锂离子电池正极材料的研究面临许多挑战,比如价格因素、安全问题、能量密度、使用寿命等问题,促使人们研发出性能更加优异的锂离子电池正极材料。,尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料,至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注,它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点,是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一,相比钴酸锂等传统正极材料,锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点,是理想的动力电池正极材料,但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂,其中尖晶石型锰酸锂结构稳定,易于实现工业化生产,目前市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系,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,因而具有优异的倍率性能和稳定性。,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。锰酸锂的生产主要以EMD和碳酸锂为原料,配合相应的添加物,经过混料,烧成,后期处理等步骤而生产。从原材料及生产工艺的特点来考虑,生产本身无毒害,对环境友好。不产生废水废气,生产中的粉末可以回收利用。因此对环境没有影响。目前市场上主要的锰酸锂有AB两类,A类是指动力电池用的材料,其特点主要是考虑安全性及循环性。B类是指手机电池类的替代品,其特点主要是高容量。A类材料的主要指标为:可逆容量在100~115之间,循环性可达到500次以上仍保持80%的容量。(1C充放);B类材料容量较高,一般要求在120左右,但对于循环性相对要求较低,300次~500次不等,容量保持率可达60%以上即可。:扩散过程伴随着固相反应,此时扩散系数具有反应速度常数的含义,称为化学扩散系数(例:O在Fe3O4中的扩散、Li在TiS2中的扩散等)。锂在固相中的扩散过程(嵌入/脱嵌、合金化/去合金化)是很复杂的,既有离子晶体中“换位机制”的扩散,也有浓度梯度影响的扩散,还包括化学势影响的扩散。“化学扩散系数”是一个包含以上扩散过程的宏观的概念,目前被广为使用。:循环伏安法(CyclicVoltammetry,CV)电化学阻抗法(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,EIS)恒电位间歇滴定法(PotentiostaticIntermittentTitrationTechnique,PITT)电位弛豫法(PotentialRelaxTechnique,PRT)恒电流间歇滴定法(GalvanostaticIntermittentTitrationTechnique,GITT):镍网画出形状,剪裁→稀***、-1→超声波清洗2min→自来水、蒸馏水、无水乙醇洗涤各3次→80℃干燥→纸盒+称量纸→:取50mL烧杯,称量活性材料→天平归零、称LMO→天平归零、称乙炔黑→药匙混匀→另取50mL烧杯,称PTFE乳液→将活