锂离子电池正极材料的组分分析与方法研究

作　者: 张利敏
导　师: 张海朗；宋启军
学　校: 江南大学
专　业: 分析化学
关键词: 锂离子电池正极材料锂锰铝氟元素分析方法不确定度评定
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着全球电子和信息产业的快速发展,移动通讯处理机、便携式计算机、电动车辆、医疗器械、军用设备以及空间技术等领域迫切需要可以提供能量密度大、性能安全可靠、环境友好、工作寿命长、可反复使用的移动电源。锂离子电池的学位论文">锂离子电池因其工作电压高、比能量高、自放电率小、无记忆效应、安全性好、循环寿命长、对环境无污染等优点而备受青睐。在众多锂离子电池材料中,尖晶石型LiMn₂O₄正极材料因具有锰资源丰富,价格便宜,无毒,绿色环保被认为是最有发展前景的锂离子电池正极材料之一。本论文综述了锂离子电池的发展概况,开展了尖晶石型锂锰氧化物的制备研究,确立了对锂离子电池正极材料中的锂、铝、氟、锰元素的分析方法,主要内容如下:首先,综述了锂离子电池的发展概况,锂离子电池的工作原理,重点阐述了尖晶石型锂锰氧化物研究现状和锂、锰及锰价态、铝、氟元素的分析方法研究现状。其次,探索了锂离子电池正极材料中锰、铝、锂、氟元素的分析方法。采用差示光度法对锂离子电池正极材料中的锰进行研究,并探讨了最佳的测定条件,同时与硫酸亚铁铵容量法测定锂离子电池正极材料中的锰进行了比较,结果满意;研究了计算法测定锂离子电池正极材料尖晶石型锰酸锂中锰平均价态的方法和测定条件,同时探索了四价锰的测定方法;利用钍试剂分光光度法对锂离子电池材料中锂含量的测定进行了研究,并寻找了最佳的测定条件,与火焰原子吸收分光光度法测定锂离子电池材料中的锂进行比较,结果相符;详细探讨了乙醇沉淀锰-KF置换-EDTA容量法测定锂离子电池材料中铝含量的方法,并确定了最佳的实验条件;采用氟试剂分光光度法快速测定锂离子电池材料中的氟,并对其最佳实验条件进行了考察,与二甲酚橙褪色光度法间接测定锂离子电池材料中的氟进行了比较,结果表明前者较佳。最后,对锂、铝、氟元素分析方法室温不确定度进行了评定。对乙醇沉淀锰-KF置换-EDTA容量法测定锂离子电池材料中的铝、钍试剂分光光度法测定锂离子电池材料中锂、氟试剂分光光度法快速测定锂离子电池材料中的氟的不确定度进行了评定,得出影响各元素不确定度的主要因素。通过实验,详细探讨和研究了锂离子电池正极材料LiMn₂O₄的相关元素含量的分析方法并对方法的不确定度进行了评定。具体包括:Li、Al、F、总Mn、Mn（Ⅳ）含量的测定以及Mn平均价态的测定;分别对锂、铝、氟测定方法的不确定度进行了评定。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-23
  1.1 前言  9
  1.2 锂离子电池的学位论文">锂离子电池概述  9-13
    1.2.1 锂离子电池的发展  9-10
    1.2.2 锂离子电池的组成  10
    1.2.3 锂离子电池工作原理  10-11
    1.2.4 锂离子电池正极材料  11-13
  1.3 正极材料中元素含量分析  13-22
    1.3.1 锰含量分析方法  13-16
    1.3.2 锰价态分析  16-18
    1.3.3 铝的检测方法  18-20
    1.3.4 锂的检测方法  20
    1.3.5 氟的检测方法  20-22
  1.4 选题依据与主要研究内容  22-23
第二章锂离子电池正极材料的组分分析与方法研究  23-58
  2.1 锂离子电池正极材料的合成  23-25
    2.1.1 实验药品  23-24
    2.1.2 实验仪器与设备  24
    2.1.3 锂离子电池正极材料的合成  24-25
    2.1.4 电极片的制作及电池的组装  25
    2.1.5 电极片的制作及电池组装  25
    2.1.6 小结  25
  2.2 差示光度法测定锂离子电池正极材料中的锰  25-32
    2.2.1 实验原理  26
    2.2.2 实验试剂与仪器  26-27
    2.2.3 材料  27
    2.2.4 实验方法  27
    2.2.5 结果与讨论  27-31
    2.2.7 小结  31-32
  2.3 锂离子电池材料中锰平均价态的研究  32-36
    2.3.1 实验原理  32
    2.3.2 主要试剂  32
    2.3.3 实验方法  32-33
    2.3.4 结果与讨论  33-34
    2.3.5 应用  34
    3.2.6 Mn(Ⅳ)测定方法的探索  34-36
    2.3.7 小结  36
  2.4 锂离子电池材料中铝含量的分析研究  36-40
    2.4.1 实验原理  37
    2.4.2 实验试剂  37-38
    2.4.3 实验部分  38
    2.4.4 结果与讨论  38-40
    2.4.5 小结  40
  2.5 锂离子电池材料中锂的分析方法研究  40-48
    2.5.1 实验原理  40-41
    2.5.2 实验方法  41
    2.5.3 结果与讨论  41-48
    2.5.4 小结  48
  2.6 锂离子电池材料中氟的分析方法研究  48-58
    2.6.1 原理  48-49
    2.6.2 实验试剂  49
    2.6.3 实验方法  49-50
    2.6.4 结果与讨论  50-55
    2.6.5 样品测定  55
    2.6.6 二甲酚橙分光光度法测定锂离子电池材料中的氟  55-57
    2.6.7 小结  57-58
第三章锂离子电池材料中铝、锂、氟测定方法的不确定度评定  58-76
  3.1 乙醇沉淀锰-氟化钾置换-EDTA 容量法测定锂离子电池正极材料中铝的不确定度评定  58-63
    3.1.1 实验部分  58-59
    3.1.2 不确定度来源  59
    3.1.3 不确定度评定  59-62
    3.1.4 合成标准不确定度  62-63
    3.1.5 扩展不确定度  63
    3.1.6 小结  63
  3.2 分光光度法测定锂离子电池材料中锂含量不确定度评定  63-69
    3.2.1 实验部分  63-64
    3.2.2 不确定度来源  64
    3.2.3 不确定度评定  64-68
    3.2.4 合成标准不确定度  68
    3.2.5 扩展不确定度与分析结果  68-69
    3.2.6 小结  69
  3.3 氟试剂分光光度法测定锂离子电池材料中氟含量不确定度评定  69-76
    3.3.1 实验部分  69-70
    3.3.2 不确定度来源  70
    3.3.3 不确定度评定  70-74
    3.3.4 合成标准不确定度  74-75
    3.3.5 扩展不确定度与分析结果  75
    3.3.6 小结  75-76
第四章结论  76-78
致谢  78-79
参考文献  79-87
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  87

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