一次电池已经得到了广泛的应用，电池厂商对锰氧化物的回收积累了丰富的经验，这对二次电池中的LiMn2O4的回收利用时不无裨益的。近年来，LiMn2O4作为一种很有应用前景的锂离子电池正极材料，正受到越来越多的关注。LiMn2O4的理论容量为148 mAh/g，其实际容量一般为100-120 mAh/g。目前锰酸锂难以商品化的主要障碍是其在高温下锰元素的溶解流失，Jahn-Teller效应，电解液发生分解等引起的容量衰减问题。目前研究方向为对其进行掺杂或表面修饰，在实验研究上达到了很好的效果。
3、橄榄石LiMPO4
LiMPO4是一种稍微扭曲的六方最密堆结构，属于Pmnb空间群。晶体由MO6八面体和PO4四面体构成空间骨架，P占据四面体为止，而M和Li则填充在八面体的空隙中，其中M占据共角的八面体位置M2(010)位置，Li则占据共边的八面体位置M1(100)位置。晶格中MO6通过bc面的公共角连接起来，LiO6则形成沿b轴方向的共边长链。一个MO6八面体和两个LiO6八面体和一个PO4四面体共边，而PO4四面体则与一个MO6八面体和两个LiO6八面体共边。由于没有连续的MO6共边八面体网络，故不能形成电子导电，同时，由于八面体之间的PO4四面体限制了晶格体积的变化，从而使得Li+的嵌入脱出运动受到影响，造成LiMPO4材料极低的电子电导和离子扩散速率。
LiMPO4在充电过程中，发生如下电化学反应： LixMPO4? xLi+e+MPO4 (0 当为LiFePO4时，其理论容量为170 mAh/g，相对电势为3.5V（VSLi+/Li）,， 理论能量密度为550 Wh/kg，并且具有非常平稳的放电平台，因此LiFePO4具有非常好的电化学特征。LiFePO4的循环性能较好，主要是因为LiFePO4和FePO4晶体在结构上的相似性。当锂从LiFePO4中脱嵌后，晶格常数a、b会略微缩小,ｃ则稍稍增大,最终体积缩小6 81%,密度增加2 59%[1]。另外, LiFePO4和FePO4两种晶体在400℃时结构仍保持稳定,因此LiFePO4在充放电过程中很稳定,不必考虑温度变化对晶体结构的影响。LiFePO4充放电曲线的平台很长,说明LiFePO4的正极嵌脱锂的反应是两相反应;而升高平台变长,平台的长度体现了电容量的大小[4]。LiFePO4- xLi +-ｘｅ-ｘＦｅＰＯ4+(1-ｘ)ＬｉＦｅＰＯ4ＦｅＰＯ4+ｘＬｉ++ｘｅ-ｘＬｉＦｅＰＯ4+(1-ｘ)ＦｅＰＯ4但由于其极低的电子导 电性，故一只限制了它的应用和发展，因此近年来研究工作主要集中于通过掺杂、合成方法创新等方式来改善LiFePO4的导电性，进而优化材料的电化学性能。用不同的方式向LiFePO4晶体中添加导电性物质可以增强晶粒间的导电性,从而提高活性物质的利用率,提高嵌脱锂反应的动力学速度,增加正极材料的放电比容量。 4、聚合物锂离子电池正极材料 锂离子电池的安全性研究 锂离子电池的安全性能一直是人们关注的焦点,为此制定了很多电池安全性能规范与标准[1-2]。锂离子电池的安全性尤其是过充试验和热稳定性最让人感兴趣。科研人员对锂离子电池的短路、过充、高温性能等设计了一些试验方案[3-4],希望能从理论上分析锂离子电池的安全性能及其影响因素;电池的安全性能与温度密切相关,当电池温度升高时,电池内部发生一系列放热反应。可能的放热反应有:①负极与电解质的反应;②电解液的热分解;③电解液在正极的氧化反应;④正极的热分解;⑤负极的热分解。锂离子电池在大型电池方面应用受到限制,主要是由于温度升高引起的安全性问题。因此通过短路试验、过充试验、热稳定性的研究,了解影响电池安全性能的因素。短路试验测试电池承受短路的能力;过充试验对材料在过充过程中的变化进行研究,并发现正极材料对过充影响较大;用ＴＧＡ、ＤＳＣ、ＡＲＣ测试热稳定性,发现正极材料的脱氧以及正负极、ＰＶＤＦ与电解质的反应对热稳定性影响最大,对研究ＥＶ、ＨＥＶ用大型电池很有参考价值。 毕设内容： １ 装配四个LiFePO4为正极材料的锂离子电池，分别在 0.05mA下恒压充电至3.45V,3.5V,4.0V,4.3V,然后在相应的电压下恒压充电72h后，分别取少量活性物质做红外测试，分析是否有SEI膜生成。 ２ 将LiFePO4试样浸泡在LiPF6 EC:DMC(1:1)中一个月后 做质谱、色谱以及红外测试，测试固相、液相、及气相有何物质生成。 ３ ４ 装配一批电池，测试其循环性能。 装 配 几 种 材 料 的 电 池 （ LiFePO4, LiNiO2,LiMn2O4,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,LiNi1/2Mn1/2O2）,在0.1mA下恒流充电到4.5V,5.0V，然后恒压充电7天后测试其热稳定性。 结论： 结论 1 LiFePO4 是一种较理想的锂离子电池正极材料，LiFePO4晶体的理论比容量为170mAh/g,相对锂的电极电势约为3.5V,理论能量密度为550Wh/kg。LiFePO4的循环性能很好，循环50周后它的理论比容量仍能达到115mAh/g，充放电效率为98%，而且在充放电过程中非常稳定，温度对晶格变化的影响不必考虑。LiFePO4的充放电曲线的平台很长，而平台长正体现了LiFePO4的电池容量相对较高。 2 将LiFePO4进行充放电测试后进行红外测试，电极材料LiFePO4的红外吸收峰与纯LiFePO4的红外吸收峰比较发现，LiFePO4不与电解液发生反应，说明在充放电过程中LiFePO4非常稳定。并没生成所谓的SEI膜。 3 LiFePO4在电解液中浸泡一个月后对液相、固相、气相分别进行红外、质谱、色谱测试发现并没有新相出现，也没有新的官能团出现，从而说明了LiFePO4在电解液中的储存性能非常好，同时也说明了LiFePO4在充放电过程中会很稳定，不会因为与电解液反应使电池性能下降。 4 通过与其它几种材料进行DSC与红外比较，可知LiFePO4的热稳定性能非常好，这主要是因为LiFePO4结构中，O与P之间具有很强的共价键，因此O很难脱出，这说明LiFePO4作为正极材料时锂离子电池安全性更高。