錳酸鋰電池儲(chǔ)存后容量衰減機(jī)理

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1、第21卷第11期中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2011年11月Vol.21No.11TheChineseJournalofNonferrousMetalsNov.2011文章編號(hào):1004-0609(2011)11-2812-07錳酸鋰電池儲(chǔ)存后容量衰減機(jī)理1,2,31111133劉云建,宋楊,魏洪兵,王彩娟,趙永,金挺,李新海,郭華軍(1.吳江出入境檢驗(yàn)檢疫局,吳江215200;2.江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,鎮(zhèn)江212013;3.中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院,長(zhǎng)沙410083)摘要:采用商品化的LiMn2O4制作錳酸鋰/石墨電池,研究其儲(chǔ)存性能,并

2、對(duì)儲(chǔ)存前后的正極、負(fù)極和電解液進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明:半荷電常溫儲(chǔ)存一個(gè)月,電池容量衰減3.7%,循環(huán)性能得到改善。X射線衍射和透射電鏡結(jié)果表明:LiMn2O4晶格發(fā)生收縮,正極表面形成一層固體電解質(zhì)(SEI)膜。交流阻抗研究表明:正極阻抗由儲(chǔ)存前的62.69?增大到儲(chǔ)存后的84.64?,負(fù)極阻抗由儲(chǔ)存前的183.1?增大到儲(chǔ)存后的301?。紅外光譜分析表明:電解液溶劑和電解質(zhì)鹽均不同程度地發(fā)生了分解,錳酸鋰電池儲(chǔ)存后容量衰減主要是由電極極化、Mn溶解、電解液分解、負(fù)極SEI膜增厚等原因造成。關(guān)鍵詞:錳酸鋰電池;儲(chǔ)存;容量衰減;機(jī)理中圖

3、分類(lèi)號(hào):TM91.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ACapacityfadingmechanismofLiMn2O4cellafterstorage1,2,31111133LIUYun-jian,SONGYang,WEIHong-bing,WANGCai-juan,ZHAOYong,JINTing,LIXin-hai,GUOHua-jun(1.WujiangEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Wujiang215200,China;2.SchoolofMaterialScienceandEngineering,

4、JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China;3.SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:ThepowerbatterywasmanufacturedwiththecommercialLiMn2O4andgraphite.ThestorageperformanceofLiMn2O4batterywastested.Thecathode,anodeande

5、lectrolytebeforeandafterstoragewerecharacterized.TheresultshowsthatthecapacityfadingratioofLiMn2O4batteryathalf-chargedstateis3.7%,butthecyclingperformanceisimprovedafterstorage.XRDresultsshowthatthecrystallatticeofLiMn2O4shrinks.TEMresultsshowthatthesurfaceofLiMn2O4part

6、iclesiscoveredwithSEIfilm.Thecathodeimpedanceincreasesfrom62.69?to84.64?andthatofanodeincreasesfrom183.1?to301?.FT-IRresultsshowthatthesolventandsolutesofelectrolytedecomposeatacertaindegreeafterstorage.Thepolarization,Mndissolution,electrolytedecompositionandtheincrassa

7、tionofanodeSEIareresponsibleforthecapacityfadingofLiMn2O4batteryafterstorage.Keywords:LiMn2O4battery;storage;capacityfading;mechanism錳酸鋰因?yàn)槠湓牧县S富,價(jià)格便宜,安全性好,善。但是在錳酸鋰電池的制作、運(yùn)輸和使用過(guò)程中,環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),一直被人們認(rèn)為是鋰離子動(dòng)力電池不可避免會(huì)存在荷電儲(chǔ)存擱置的問(wèn)題。最近研究發(fā)現(xiàn)[8?10]理想的正極材料。但是錳酸鋰材料也存在循環(huán)性能和錳酸鋰電池儲(chǔ)存后不可逆容量損失嚴(yán)重。

8、目前,儲(chǔ)存性能差等缺點(diǎn)。研究者通過(guò)在16d的位置摻雜金國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)錳酸鋰電池儲(chǔ)存后容量衰減及機(jī)理研[1?5]屬離子來(lái)穩(wěn)定LMin2O4的尖晶石結(jié)構(gòu),或者通過(guò)究尚不夠系統(tǒng)和深入。[6?7]表面包覆減少錳的溶

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