105 锂锰电池正极的制备及其性能

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第3 8卷第 1期 2 08拄 0 2月

电

池

V0 . 8,No 1 13 . F b. 2 0 e,0 8

B ATTERY B MONTHLY I

锂锰电池正极的制备及其性能陈川，张志业60 6 ) 10 5

(四川大学化工学院，四川成都

摘要：用碾膜法制备 Mn 2电极，用 X D S M和恒流放电测试研究了 3 0℃热处理条件下，解二氧化锰 采 O运 R、E 8电

( MD的晶型改变和黏结剂对锂锰电池性能的影响。结果表明：用 2 T E黏结剂， E )使%P F并添加 3ml 乳化剂 O -0锂 P1,锰电池的性能较好 .电容量为 12 5.放 9 9 mAh 。

关键词：锰电池：电解二氧 4￣ ( MD; P F锂 E E ) T E黏结荆

中图分类号： TM92 9 1 .

文献标识码： A

文章编号：0 1 5 9 20} 1 0 3—0 10—17 (0 8 0—0 4 2

P e a a in a d p r o ma c fp st eee to e f r Li n b te y r p r to n e f r n e o o ii lcr d o - O: a tr v MCHEN u n,ZHANG hiv Ch a Z .e( colfC e i l n i eig, i un U i r t C eg u Scu n6 06, hn ) Sho o hmc gn r aE e n Sc a nv sy, hn d, i a 10 5 C ia h ei hAb t a t Mn 2eeto e wa rp rd b h a k mi mb a emeh d.C ytlp ae ta somain o lcrlt sr c: 0 l r sp e ae y t eb r l me rn to c d l r sa h s rn fr t feetoyi o c

m na e i ie( MD agns do d E )wh hW S et n e 0℃,h f cs f idr nte e omac f i 0 atr w r e x i a ae u dr 8 c h d 3 te f t o ne r r neo - ee b o h pf L Mn 2 t y e b e es u id b t de y XRD, EM n av n sai s h r e ts s S a d g a o t t d c a g e t .Th e u t h we h tt e p r r n e o iMn 2b tey w

i l ei e r s l s o d t a h e f ma c f L - O a tr t s o h

2% P E a d 3 mlOP 1 musf ra i d r Wa e t r t e ds h r e c p ct S 9 . TF n - 0 e li e s b n e Sb t . h c a g a a i Wa 1 2 5 9 mAh. i e i y

Ke r s L- O at y e crlt a gns o i EMD; P F idr ywo d: i Mn 2 t r; l t yi m n ae d xd b e e o c ei e( ) T E b e n

目前，锰电池的正极材料多采用电解二氧化锰锂 ( MD…, E )而一般的 E MD含有相当多的 cMn 2和 7Mn 2 t O - - O

质量比 l:混匀， l1制成正极混料，再加入占正极混料 2%或 5%的聚四氟乙烯 ( T E,0,海产 )乳化剂 O .0 P F 6%上和 P 1

及少量水分。 p 混合晶型 Mn 2 O最适合作为锂锰电池的正极活性物质[- 3 J。一般采用煅烧方法将 E MD脱水，转化成p混合晶型 Mn 24。 OL J本文作者研究了 Mn 2 O电极的成型工艺、黏结剂的含量和掺杂等因素对卷绕式 C 13 5型锂锰电池性能的影响。 R 73

( 9, R, 9% A成都产 )及适量蒸馏水，搅拌器搅匀，成膏状用形物【l%的 P F 3。2 T E加 3ml O -0 5 的 P1;%的 P F T E加 1 l 0 m

的 O -0 P1。将配置好的正极膏状物在烘箱中、0 10℃下烘干；然后在立式 DY -0 G7 3型对辊机 (阳产 )邵上碾压成 ( .0± 04 0 0 )mm厚的膜， .2再置于铝网(河北产 )的两面，当加压后适压在一起；通过调整对辊机的间距，制正极片的厚度为控

l实验11 Mn, . O的热处理将E ( MD湖南产) 8用 0℃的二次去离子水反复清洗，至

( .0 .2 05±0 0 )mm; 0 Mn 2电极的尺寸为 2 . mx2 4c 10c . m。13分析测试 .

13 1 X D测试 .. R采用 X’et r型 X射线衍射仪( PrPo 荷兰产) c K,压， u Q管为 4 V, 0k管流为 4 0mA,扫描速度为 1。/ i, 2() m n测试热处理前后 E MD的结构。13 2 S M测试 . . E

清洗 E

D后的水的 p M H值在 65 70围内，在 10℃ .~ .范再 2 的烘箱里持续烘干 5h 。将烘干的 E MD粉末置于 S 23 1 X ..0型马福炉 (武汉产 )在 3 0℃下煅烧 8h每隔 1h打开炉中。 8,

门，搅拌 E MD粉末一次，通入氧气，并以免 Mn 2中的 Mn O原子失去氧原子，成 Mn变 。煅烧 8h后，出，冷至室 3 取速

采用 J O S 5 0 L E LJ M.9 0 V扫描仪 (日本产 )控制工作电，压为 2 V, 0k观测 E MD热处理前后的形貌。 1 33 Mn,电极的电性能测试 . O

温。放置 2 后， 4h密封包装，称量待用。12 Mn,电极的制备 . O

将经过热处理的 E MD和乙炔黑 ( 0 5%压缩，宁夏产 )按作者简介： 陈

用制备的 Mn 2 O电极作为正极，负极采用金属锂，电解

川(9 1,四川人， 18一)女，四川大学化工学院硕士生，究方向：研电化学；

张志业(9 5一)男，南人， 16,河四川大学4 - t￣学院副教授，究方向：;研电化学，本文联系人。

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电

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B T E Y B MO H Y A T R I NT L 液为 1 lL LC0/ C+DME体积比 1 1苏州产) / i14P mo (:,。为了改善电池的低温性能，混合有机溶剂中还加有少量的二氧戊烷 ( O,海产 ) D L上。

第 3卷 8

形状和大小非常不规则。经 30℃热处理的 E 8 MD样品，颗

粒形貌椭圆化明显，积密度增大，堆这有利于提高正极活性物质的填充量。 2 3黏结剂对 Mn, . O电极性能的影响目前在实际应用中， T E的用量一般在 5 PF%左右【】 6。 本实验采用碾膜法， P F把 T E的用量控制在 2同时考察了%,在黏结剂中加入乳化剂 O一0对 Mn 2 P1 o电极性能的影响。

锂锰电池的装配在 S/ Tx2 1 N S 12型手套箱 ( 成都产 )内

进行，控制箱内的相对湿度在 l%以下一电池的外壳采用 。不锈钢制成，电极和多孑聚丙烯隔膜 (州产 )制成薄带 L常都形，把隔膜、正极、隔膜、电极依次互相叠置起来， D G锂在 Y一

3 8型锂卷绕机 ( 0深圳产 )上卷成卷式电极。为防止电极间短路，外壳底部放一块圆形垫片。电解液通过电池盖上的小孑 L

注入电池；入电解液后，薄金属垫片把孑盖上，用激光加用 L并

图3是不同黏结剂锂锰电池 5 0m 0 A恒流放电曲线。

焊接密封，组装成卷绕式 C 7 3 R13 5型锂锰电池。采用 B S T一 580 10型电池性能测试仪(深圳产)测试电池的性能。

2结果与讨论2 1热处理对 E . MD晶型的影响 30o热处理前后 E 8 C MD的 X D图如图 1示。 R所前

篓：二 一 .

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2 0 4 0 C 8 0 1 0 1 03 1 9 0 0 -￣0 0 0 0 2 t 40Di h r ec p c t mAh s ag a a i c y/

图 3不同黏结剂锂锰电池的恒流放电曲线

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5( ) 6】 I , O

F g 3 Th av n sa i d s h r e c r e f L— O a tr i. e g l a o t t i a g u v s o iMn 2 b t y c c e wi i ee tbn es t df rn id r h f

从图 3可知： T E用量为 2 PF%的锂锰电池，电容量明放显高于 P F T E用量为 5%的锂锰电池。这主要是由于 P F TE

一4)【

后

的用量减少，活性物质和导电剂的量有所增加。另外，在相同的黏结剂比例下，添加了乳化剂 O -0的锂锰电池性能较 P1

好。使用 2 T E黏结剂，%P F并添加 3t乳化剂 O -0锂锰电 I r l P1,池的放电容量为 125 9m h 9 . A。乳化剂 O -O是一种表面活 PI性剂，匹配性和分散性， P F兼具使 T E分散性提高，对活性物质颗粒和集流体有较好的黏结，从而提高了电池的放电容量。

20/ 。

图 1热处理前后 E MD的 X D图 RFi . XRD p te n fEMD b f r n fe e t r a me t g1 a t r so eo e a d a t r a e t n h t

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