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固态电池正极材尖晶石型锰酸锂制备过程中的球磨机于手套箱的实际应用

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固态电池正极材尖晶石型LiMn2O4制备过程中的球磨机与手套箱的实际应用

 

1.锂离子电池

锂离子电池(LIBs)作为一种新能源现已被应用于日常生活中,从小型的电子产品(如电子手表、手机等)到现在的交通工具(如新能源汽车),都于锂离子电池的发展与应用分不开。尖晶石型LiMn2O4作为应用于锂离子电池的正极材料之一具有比能量高,价格便宜,环保,易制备等优点,成为许多研究者的首选。

尖晶石型LiMn2O4正极材料属于Fd3m空间群,在循环过程中可能会出现以下几个问题:Mn3+的溶解;Jahn-Teller效应;氧缺陷的存在;电解液的分解。针对上述问题,许多研究者采用金属离子掺杂的方式进行改善。

2、实验设备选型

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                       图一

选型参考:根据实验量选择对应的球磨机,如图所示(图一)在实验室较为常用的为GMS3-2/GMS5-2,GMS10-2生产型常用型号为GMS5-8/GMS10-8,GMS20-8.,真空手套箱可直接选型STX-2或者MT011-C.

此课题组老师的实际选型为GMS5-4,罐体采用的是MC高分子尼龙球磨罐,高纯氧化锆研磨球. (图2)

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                         图二

3.实验过程

根据LiNi0.10ZnxMn1.90-xO4(x=0,0.02,0.05,0.10,0.15)正极材料中各元素的化学计量比,以碳酸锂和碳酸锰为原料,醋酸镍和醋酸锌为原料,醋酸镍和醋酸锌为掺杂剂,5%的柠檬为燃料在球磨罐中混匀10-12h,烘干后在氧气气氛下500燃烧翻译1h,然后再在马弗炉中650焙烧6hZ终得到黑色粉末。

正极材料片的制备根据活性物质:导电剂(炭黑):粘接剂(PVDF)=80:10:10的比例称取质量,再加入适量的氮甲基吡咯酮(NMP)作为溶剂均匀调制浆料,再均匀的涂布在铝箔上,烘干后切成所需的电极片大。以金属锂片作为负极,1mol/L的LiPF6(EC+DMC+EMC)作为电解液,聚丙烯微孔膜(Celgard2320)作为隔膜,以及制备得到的正极材料片在充满氩气的米淇MITR系列真空手套箱(图1)进行组装得到实验测试的电池。


详细关于固态电池的深入研究可参考文献Synthesis and eldctrochemical properties of LiNi0.10ZnxMn1.90-xO4(x≤0.15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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