氧化锰具有高的理论比容量，原料丰富，价格便宜且环保，是一种非常具有潜力的锂离子负极材料。本论文以硝酸锰为原料，柠檬酸为络合剂，用氨水来调节pH值，采用溶胶-凝胶法制备均匀的氧化锰粉体。通过X射线衍射和扫描电子显微镜两种方法，对氧化锰粉体进行物相分析和微结构特征分析。最后装配电池，对电池循环性能进行测试，分析其电化学性能；并结合理论分析，获取制备工艺对粉体性能的影响规律。实验数据表明，在pH值为4时，CA/M=1，CA/M=1.2，CA/M=1.5时几乎能络合完全，对比发现，当CA/M=1.5时，电池的电化学性能较优。
目录
1、绪论1
1.1锂离子电池简介1
1.1.1锂离子电池概述1
1.1.2锂离子电池发展及现状1
1.1.3锂离子电池的特征2
1.2锂离子电池负极材料2
1.2.1 锂离子电池负极材料简述2
1.2.2 锂离子电池负极材料发展2
1.2.3 锂离子电池负极材料要素3
1.3氧化锰负极材料3
1.3.1氧化锰的制备方法3
1.3.2氧化锰负极材料优势3
2、实验部分5
2.1实验药品和仪器6
2.2实验操作7
2.3材料的表征方法7
2.4材料的电化学测试方法7
3、结果与讨论8
3.1络合分析8
3.2X射线衍射分析12
3.3扫描电子显微镜13
3.4电池性能分析14
4、结论17
参考文献18
致谢20
1、绪论
1.1 锂离子电池简介
1.1.1锂离子电池概述
锂离子电池主要包括正极、负极、电解液、隔膜、外壳这些元素。
锂离子二次电池的工作原理简单来说相当于电池充放电的过程，充电时，电池的正极上生成锂离子，然后生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，此时镶嵌到微孔中的锂离子越多，则电池的充电容量就越大[1] *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
。相对地，在放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。而回到正极的锂离子越多，则其循环的性能就越好。
其充放电过程的化学方程式为：
()Cn|LiClO4EC+DEC|LiMO2(+)
正极反应：LiMo2=Li1xMo2+xLi++xe
负极反应：nC+xLi++xe=LixCn
电池反应：LiMO2+nC=Li1xMO2+LixCn
目前已经投入生产的正极材料有很多，包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和其他三元材料等，将这些物质与粘合剂以及导电剂混合均匀，然后再将其均匀的涂在铝箔之上得到正极材料。近年来，负极材料多种多样，包括碳基材料、硅基材料、锡基材料和纳米过渡金属氧化物等，采用同样的方法制备得到负极材料。电解夜一般是含有六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂体系，比如乙烯碳酸酯和丙烯碳酸酯这些。隔膜材料主要有凝胶聚合物电解质膜、聚烯烃微孔膜、无纺布纤维隔膜，还包括复合膜等。
1.1.2锂离子电池发展及现状
我国从20世纪80年代初就已经开始研发锂离子电池。20世纪90年代锂离子电池问世并逐渐商业化生产，其发展经历了由金属锂电池发展到锂离子电池，锂离子电池以容量大、电压高、循环性能好等优越性能在众电池中脱颖而出，成为最理想最有前途的电池[2]。然而从当前锂离子电池的储能效果来看，还不能满足电能存储的条件，因此需要进一步提高锂电池的容量，降低它的制备成本，提高使用的安全性，降低对环境的污染以及延长其使用的寿命[3]。
21世纪初，我国的锂离子电池年产量仅为0.35亿只，和其他国家相比十分稀缺。最初，人们把石墨作为锂离子电池正极材料，负极材料为锂合金氧化物。之后，又出现使用聚偏氟乙烯制备聚合物锂离子电池[4]。最后人们发现磷酸铁锂比一般正极材料更有优势，因而采用磷酸盐作为锂离子电池主要的正极材料[56]。锂离子电池的发展并不是一蹴而就的，由于锂离子电池易发生热击穿反应，可能会导致爆炸发生，因而，我们不能只致力于提高其性能，更重要的是要保障甚至是提高其安全性。
目前，锂离子电池已在各种各样的电子设备中得到良好应用。人们致力于改善锂离子电池的性能，提高锂离子电池的产量，降低生产成本，往越来越好的方向发展。随着科技进步，电子产品层出不穷，手机，笔记本电脑等都需要用到锂离子电池。它最突出的特点就是能在短时间内存储大量能量[78]。同时，我们对电极材料的性能要求也越来越严格，将提高比容量，提高循环效率，延长电池寿命，降低生产成本作为今后主要的发展目标。
1.1.3锂离子电池的特征
锂离子电池相对于铅酸电池而言具有很大优势。首先，锂离子电池的安全系数高，因此可以保证其充放电速度；其次，它的工作温度较宽，能在20~60℃之间正常工作；然后，它没有记忆效应，可随时充放电；同时，它的开路电压高，自放电低；最后，锂离子电池的重量很轻，能量密度也大，使用寿命长，可达六年。
1.2 锂离子电池负极材料
1.2.1 锂离子电池负极材料简述
近年来，负极材料多种多样，包括碳基材料、硅基材料、锡基材料、纳米过渡金属氧化物等。锂离子电池系统中最传统的负极材料是碳材料，包括石墨类，软碳和硬碳和碳纳米管等[910]。虽然避免了用金属锂制备负极材料导致锂枝晶沉淀的问题[11]，但存在锂电势低、易产生安全问题、比容量低等问题。提升电极材料的性能对锂离子电池来说相当重要，提高电池使用寿命和性能很大程度上要依靠负极材料的性能提升。
1.2.2 锂离子电池负极材料发展
钛酸锂是一种新型的负极材料,电压平台很稳定,而且没有电压滞后现象,但其电子电导率很低,性能差,与电解液反应会导致发生膨胀[1213],因而我们需要寻找安全的电池,硅和锡基负极材料有很高的理论比容量,但体积变化大大脱锂过程中,导致活性材料产生裂纹甚至掉落，严重影响其循环性能[1415]。石墨的理论比容量较低，限制了能量密度的进一步提高。硅是目前容量最大的负极材料(4200mahg1)，理论上是最理想的负极材料。但由于硅阳极材料在脱锂过程中膨胀过大，无法在工业领域得到充分利用[16]。2000年，Tarascon课题组研究了具有3d电子的过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料[17]，表明制备纳米尺寸的3d过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料时，显现出较高的比容量（(600mAh/g)，将近碳负材料的两倍，远远大于传统的负极材料[18]。过渡金属倾向于形成复合物，因为存在空的d轨道。过渡金属氧化物的理论容量高于工业碳材料，不仅能得到常规形貌的物质结构，而且能得到特殊形貌的物质结构[1920]。过渡金属氧化物来源广泛，成本低，环保，是一种非常有前景的锂离子电池负极材料。

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