本文關(guān)鍵詞： 錳酸鋰 電化學(xué)-量熱 熱流 熵變 擴(kuò)散系數(shù)　出處：《長(zhǎng)沙理工大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鋰離子電池自發(fā)明以來(lái)便一直受到各國(guó)的廣泛關(guān)注。在短短幾十年的時(shí)間內(nèi),鋰離子電池經(jīng)歷了多次技術(shù)革命,從小型能源設(shè)備到大型的動(dòng)力能源裝置,鋰離子電池都在其中發(fā)揮著重要作用,但是,其安全性能尤其是鋰離子動(dòng)力電池的安全性一直限制其更廣泛地應(yīng)用。本文研究了錳酸鋰系正極材料的熱電化學(xué)性能,利用電化學(xué)-量熱聯(lián)用技術(shù)重點(diǎn)研究了LiMn2O4電池在40℃和50℃下不同充放電倍率下的熱行為,并對(duì)比分析了LiMnO2電池在50℃的熱行為。并綜合運(yùn)用循環(huán)伏安法和交流阻抗法研究了LiMn2O4電池的動(dòng)力學(xué)特性。并運(yùn)用XRD和SEM手段檢測(cè)了LiMn2O4電池正極片在充放電前后的結(jié)構(gòu)變化。得到以下重要結(jié)論：1. LiMn204電池在不同倍率充放電過程中均沒有良好的電壓平臺(tái),且比容量隨著溫度的升高,倍率的增大而降低。溫度越高,倍率越大,電池內(nèi)部極化作用越大。LiMn2O4電池在40℃和50℃下0.1C時(shí)放電比容量分別為108和100mAh g-1。2.從LiMn2O4電池在40℃和50℃的熱流曲線可以看出：LiMn2O4電池在0.1C充電過程有明顯的吸熱峰存在,低倍率下測(cè)得的熱量主要為可逆熱。在較高倍率充放電過程中,不可逆熱占據(jù)熱生成的主導(dǎo)地位,電池產(chǎn)熱量隨溫度和倍率的增大而增大。根據(jù)O.1C下熱譜曲線計(jì)算得到：40℃下的ΔrSm和ΔrGm值分別為0.442J mol-1 K-1和-4.794kJ mol-1,50℃下的ΔrSm和△,Gm值分別為0.022J mol-1 K-1和-5.925kJ mol-1。3.比較LiMn2O4電池和LiMnO2電池的電化學(xué)性能和熱力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)LiMnO2電池具有較高比容量,在0.1C的放電比容量達(dá)到148.5mAh g-1。在相同充放電倍率下LiMnO2電池的產(chǎn)熱量是LiMn2O4電池產(chǎn)熱量的2-3倍,其安全性比LiMn2O4差。4.XRD衍射測(cè)試結(jié)果表明：LiMn2O4電池在高倍率充放電下結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞,產(chǎn)生了Li2MnO3和MnO2雜質(zhì)峰。SEM檢測(cè)表明LiMn2O4在高倍率充放電下顆粒出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象,發(fā)生了錳的溶解。5.循環(huán)伏安曲線表明LiMn2O4電池沒有較好的可逆性。交流阻抗測(cè)試顯示LiMn2O4在0.1C下充電到電壓在3.8V至4.0V之間鋰離子擴(kuò)散系數(shù)最大,在4.0V時(shí),DLi+值為1.898×10-13cm2/s。滿電態(tài)下的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)比放完電下的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)要大約1-2個(gè)數(shù)量級(jí),完全放電后其Rct比充滿電的小。
[Abstract]:Lithium-ion batteries have been the focus of attention all over the world since their invention. In just a few decades, lithium-ion batteries have undergone many technological revolutions, ranging from small energy equipment to large power energy devices. Lithium ion batteries play an important role in this field, but their safety performance, especially the safety of lithium-ion power batteries, has restricted their wider application. The thermoelectrochemical properties of lithium manganese oxide cathode materials have been studied in this paper. The thermal behavior of LiMn2O4 cells at different charge-discharge rates at 40 鈩，

本文編號(hào)：1546771