锂离子电池富锂锰基正极材料的研究分析

王 帅

(建德市环境监测站，浙江 建德 311600)

锂离子电池富锂锰基正极材料的研究分析

王 帅

(建德市环境监测站，浙江 建德 311600)

随着信息技术水平的不断发展，新的能源随之不断的涌入市场，并对锂离子电池的功率、寿命等提出了更高要求，而富锂锰基正极材料具有容量高、具有安全性的优点，同时他的成本也比较低，能够促进电动汽车的规模推广。对锂离子电池有关的锰矿及冶金辅料的地质等相关的富锂锰基正极材料进行研究分析，并提出有效的方法。

锂离子电池；富锂锰基正极材料；研究分析

传统的能源发展中，锂离子电池作为可充电的主要能源装置，在过去的能源发展中有着重要的作用。锂离子电池本身就具有比较好的稳定性与较高的充放电的功能，在能源的发展中受到企业的广泛的重视与推广。随着经济水平技术的不断发展，锂离子电池富锂锰基正极材料在新能源的发展中起到重要的影响作用。

1 锂离子电池

锂离子的主要定义是充电的电池，主要有正极与负极之间的相互关系进行运转工作[1]。锂离子电池在充电的时候，Li+从正极的方向进行脱嵌，然后经过电解质在负极的位置嵌入，并在负极上处于富锂的状态。锂离子电池在目前的新能源发展中具有相当重要的代表性。锂离子电池主要用在人们日常生活中的电子产品当中。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电池外壳、有机电解液组合而成。在电子的产品中锂离子的电池有聚合物锂离子电池和液态的锂离子电池之分，在现在的数码产品中受到广泛的应用锂离子电池在充电的方面要求较高，其主要是能够保障和终止电压的精确度数为±1%之内，在各个半导体的器件厂中已经开发出多种多样的锂离子电池的充电IC，用于保障充电的可靠性、安全性，从而快速的进行充电。

锂离子电池的工作原理是在锂离子元素中含有锂的化合物作为电池的正极，其碳素的材料作为电池的负极，在运转的过程中只有锂离子的存在没有金属锂的存在，在运行的工作中，锂离子电池要注意在放电的过程中电流不能够过大如果过大就有可能会导致锂离子电池在运作的过程中内部出现发热的现象，从而造成电池运作的损坏。同时不能够过度的放电，这样也会发生不可逆的反应而导致电池的损坏及报废，因此在锂离子电池的使用过程中要注重相关的事项与操作。

2 富锂锰基正极材料的功能特性

富锂锰基正极材料主要用xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)LiMnO2来表示[2]，在经济的发展中，富锂锰基正极材料在锂离子电池的运行工作中具有比较高的并且能够逆转的比容量，能够有效的进行循环的功能，在市场中其成本也相对的比较低，因而使其在电子的产品业的发展中得到广泛的应用及重视。在锂离子电池中富锂锰基正极材料主要是由Li2MnO3与LiMnO2两种材料组成的结构，如图1所示。

在富锂锰基正极的材料中，锰矿的存在能降低成本和改善材料的稳定性及安全性，但是如果在产品中锰矿的含量过高就会降低材料中的容量，从而产生破坏富锂锰基中的正极的材料。其次是富锂锰基正极材料在锂离子电池的充电与放电的循环稳定性与相对的充放电容量都比较高，但仍然存在着不足的问题，使其在解决锂离子电池的充电安全问题的时候并不理想，同时在循环过程的性能中也不是很理想，过高的充电电压引起了电解液的分解，富锂锰基正极材料在第1次的放电过程中其放电的库伦效率比较低，而导致在放电的过程中电解液发生了分解的现象，同时在富锂锰基正极的材料中，锰矿的存在能降低成本和改善材料的结构中的稳定性及安全性，但是如果在产品中锰矿的含量过高就会降低材料中的容量，从而产生破坏富锂锰基中的正极材料，而导致富锂锰基正极材料的功能发展受阻。为了能够解决富锂锰基正极材料中存在的问题，增加电子产品当中的基本实用性能，相关的电子企业首先要提出有效的方法来解决这一问题，从而进行相应的改性工作，提高在锂离子电池中富锂锰基正极的材料。

图1 富锂锰基正极材料结构

3 锂离子电池富锂锰基正极材料的研究方法

3.1 调整锂离子电池富锂锰基正极材料的结构

在锂离子电池中影响富锂锰基正极材料的是过高的截止电压而导致的现象。因此相关的工作人员在实际工作的过程中[3]，首先应该明确好相应的工作，并确定好相对应元素在电解液中的溶解程度，确保在电解之后其电解的容量保持在86%，在锂离子电池富锂锰基正极材料中，其主要的运行结构是在富锂锰基正极材料的表面上生成一种叫做LiPO4的成分，在运行工作中有一部分的锂进入了此成分当中，在进行第一次的充电的时候，其成分中原先存在的氧空产生了反应从而消失了，从而才导致了富锂锰基正极材料保持着容量的增高的现象。因此，相关的管理人员在进行锂离子电池富锂锰基正极材料的研究的过程中，首先要了解富锂锰基正极材料的相关专业知识，根据锂离子电池的基本情况进行富锂锰基正极材料的分析，然后采取有效的措施进行有效的研究和分析，达到有一定目的性的研究成果。在研究的过程可以采用石墨烯方法进行对锂表面的包裹，在表面的包裹中研究锂表面的电极，然后分析石墨烯在锂的作用下产生的有关电极的材料的状况进行研究分析，并研究其主要导致在充电和放电的过程中锂离子电池富锂锰基正极材料的结构受到破坏的原因，最后结合相应的原因进行富锂锰基正极材料整体分布的结构的调整，从而提高在锂离子电池富锂锰基正极材料的稳定性，并保证其正极材料在第一次的充电中能够保持在2.0～4.8 V之间，倍率保持在0.1 C下，在第一次的充电中充电的比热容为321 mA·h/g,在放电过程中比热容的相关的放电量为242 mA·h/g,通过整体结构的调整，进行正确的方法进行操作，从而提高富锂锰基正极材料的研究，提高研究的质量。

3.2 表面包覆研究

在锂离子的富锂锰基正极材料的表面中，电解液与正极材料两者之间的接触也会产生放电与充电等现象的发生，从而造成在富锂锰基正极材料中相关的循环性能与电极的稳定性下降。因此在对锂离子电池富锂锰基正极材料的研究分析中，相关的工作人员首先要进行富锂锰基正极材料表面包覆的研究分析，然后采用正确的方法进行表面包覆的处理，有效的防范和避免锂离子电池富锂锰基正极材料中的电解液与富锂锰基的正极材料进行证明的接触[4]，从而有效的促进富锂锰基正极材料中电极的稳定性与循环性作用的提高。在研究中，可以对锂离子电池中的富锂锰基正极材料中表面的包裹，进行恰当有效的修饰一下，确保在放电过程中其相应的放电容量，并保障包裹前与包裹后的充电容量的分析，从而有效的抑制氧气在循环性能与电极的稳定性中发生氧化。采用石墨烯与富锂锰基中正极材料的研究现象的观察进行分析，其石墨电子的传导性中具有着较好的特性，同时能够在与富锂锰基正极的材料进行结合的时候能够有效的提高在富锂锰基正极中的材料的电导率。并在富锂锰基正[5]极材料的表面上运用酸来进行表面包裹的处理，使其在分解的过程中能够有效的降低在第1次的充电与放电的过程中，降低循环性能与库伦率等方面的损失，从而利用弱酸的处理方法能够有效的处理和调节pH的值，并提高循环的性能，减弱在放电与充电过程中的损害。

3.3 掌握锂离子电池锰基正极材料的制备方法

在研究锂离子电池富锂锰基正极材料中，其制备的方法有：溶胶凝胶法、燃烧法、共沉淀法、冷冻干燥法4个方法进行制备。在溶胶凝胶法中运用相关的锂化学成分有硝酸锰等化学进行计算，并进行放电与充电的调试，以确保其在充电与放电的过程中，能够保持一定的电容量，保障相关的电化学的性能；并采用燃烧的方法进行富锂锰基[6]正极材料的制备，采用硝酸锂等化学式进行溶解，从而保持在富锂锰基正极的原材料与水离子之间的质量保持一定的恒温水溶的加热，从而达到良好的倍率性与放电的比容量之间的性能；然后运用共沉淀法进行沉淀剂的制备富锂锰基正极材料，进行pH的值的控制，通过沉淀的过程中保持循环过后的容量率，提高制备正极材料的效果[7]，最后运用冷冻干燥的方法去除在富锂锰基正极材料中存在的有机物质，运用相关的锂基化学式进行富锂锰基正极材料的制备，提高对锂离子电池富锂锰基正极材料的研究。

4 结 语

随着现代的经济水平不断的发展，锂离子电池富锂锰基正极材料也将随着快速发展的经济，不断的得到良好的应用，并在锂离子的正极材料的发展中得到良好的指导发展。

[1] 张志强, 征圣全, 王起亮, 等. Cr掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2结构和电化学性能的影响[J]. 化工学报, 2017, 68(1): 398-407.

[2] 周罗增, 徐群杰, 汤卫平, 等. 锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展[J]. 电化学, 2015, 21(2): 138-144.

[3] 马磊磊, 连芳, 张帆, 等. 高能量密度锂离子电池层状锰基正极材料研究进展[J]. 北京科技大学学报, 2017(2): 167-174.

[4] 李普良, 徐春瑞, 孔龙, 等. 无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体制备改性尖晶石锰酸锂[J]. 中国锰业, 2016(03): 113-116.

[5] 孙艳霞, 周园, 申月, 等. 动力型锂离子电池富锂三元正极材料研究进展[J]. 化学通报, 2017, 80(1): 34-40.

[6] 黄霞. 富锂锰基层状正极材料的发展现状[J]. 中国锰业, 2015(02): 9-13.

[7] 王国华, 夏永高, 刘兆平. 锂离子电池富锂锰基正极材料专利技术分析[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(3): 388-395.

A Research of Anode Material for Lithium-ion Batteries in Rich Lithium Mn

WANG Shuai

(JiandeEnvironmentalMonitoringStation,Jiande,Zhejiang311600,China)

With continuous development of information technology, the new energy will be also in continuous flooding the market. Relative power in lithium ion batteries, including power density, will be related to life and rich lithium manganese anode material with high capacity and possesses in advantages of safety. At the same time, its cost is lower. It can promote the car electric scale promotion. This article mainly closes its study of lithium ion battery on manganese ore and metallurgical auxiliary materials which are related to geological rich lithium manganese anode materials.

Rich lithium-ion batteries; Lithium manganese anode materials; Research and analysis

2017-05-19

王帅(1981-)，女，黑龙江大庆人，工程师，研究方向：分析化学、化学工程与工艺，手机：15311869169，E-mail：2851132965@qq.com.

TM912

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.025