锻烧条件对富锂正极材料Li2MnO3-LiMO2电化学性能的影响研究(2)
为了研究出兼具成本低，随着社会高速的发展，人们在创造经济价值的同时对环境的污染也越来越强烈，这使我们在近些年来对于电池的发展规划上不得不将“低碳经济”确认为是我们经济发展的大前提条件。人口的日益增长，有限的资源被无节制地消耗着，使得资源的利用率的问题成为了“低碳经济”的重要课题之一，而提高能源的利用率，选用性能更加优越的可充电电池即是最有用的途径之一。在日常生活中所用到的二次电池中铅酸电池、镍铬类电池由于使用了大量的重金属，所以对环境产生造成极大的危害而日趋受到限制，这就,促成了二次电池发展成更绿色环保且电化学性能更加优越的锂离子电池的开发。锂离子电池具备容量大、重量轻盈、体积小巧、工作电压高、能量密度大、循环性能好、无记忆效应、自放电小等长处。由于其有一种不可替代的作用而被作为新式的高效绿色电池使用范围颇为广泛。它不光是能够运用于笔记本电脑、手机、矿灯、电子表等便携式电子用具，且可以用于交通工具如电动车、电动摩托、自行车、国防、储能、航天、等多个范畴。也正是因为锂离子二次电池被这样运用颇为广泛，这让人们对其的研究兴趣和关注度也越来越深了。尤其在环保这个课题被日益恶化的大背景下，大力建设锂离子二次电池的科技，创发出安全性能更加优异、对于环境的污染度达到最可能的小的新型电极材料，以此来加强电池综合性能有了更加现实的意义和可发展的未来[3]。
锂电池的历史可以追溯到20世纪的 60—70年代，当时发生了第一次的石油危机，这使科学家们渐渐意识到了是时候应该探求一种具有可替代性的新能源了。而金属锂正由于它质量轻、氧化还原电位低、能量密度大这些特点，被广泛关注，所以成了当时可用于替代的新能源之一[4]。
20世纪的70年代，二次锂电池的系统中负极材料主要还是使用锂或锂的合金，由于充电过程中的锂元素在负极表面会产生沉积，长出枝晶，可能会刺穿隔膜而造成损伤，同时由于锂离子不可逆的特点,导致锂电池的性能不好，甚至会发生短路，导致燃烧爆炸等，以至于锂二次电池不能被大量地投入生产。直到1980年Armand提出了一种新概念-摇椅电池，同时Goodenough研究小组研究出一种具有良好脱嵌锂性能的材料-LiMO2(M=Co,Mn,Ni)，直到90年代初期日本的科学家Nagoura等人使用了石油焦类碳材料制作负极，而将LiCoO2作为正极材料，从而首次开发出了一种不使用金属锂作为负极的锂离子电池。1990年Sony公司首次研发出了世界上第一只投入商品化的锂离子电池，采用能可逆脱出和嵌入锂离子并具有高电位的锂钴氧化物作为电池的正极，采用能使锂离子可逆脱出和嵌入的低电位碳材料作为负极，电解液用的是LiPF6+EC+DEC，制造出的电池体系中不仅拥有高电压，高比能量，而且负极采用的是可逆脱嵌锂离子的碳材料，这让锂离子电池的的安全性能以及循环寿命得到了质的飞跃，而且并没有铅、镉等有毒金属，对环境污染的破坏性相对较小。在此后许多国家也跟着效仿，开始了大量的开发研究，陆续达成了锂离子电池的商品化。此后又发现了具有高的放电比容量的富锂锰基材料，继而其受到极大的关注。但此材料的缺点包括第一次充放电容量效率低以及倍率性能差，这让其在应用方面又到了限制，而造成这些是与富锂材料中的组分息息相关。所以研究其结构、电化学活性及充放电机理有助于更深入地了解富锂锰基正极材料的复杂结构。通过制备工艺的优化，制得更高活性的材料，有助于研发高电化学性能的富锂锰基正极材料[5]。