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长寿命锰酸锂锂离子电池 Long life Lithium manganese oxide Li ion battery
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研究背景 Research background
能源危机 Energy crisis 石油枯竭：现在已经探明的大概为1万1500亿桶。虽然这比前两年的估计数字增长了10%，但以目前的开采速度计算，地球上的石油储量只够满足全世界石油消费需要41年。 据美国能源部门估计，今后20年内，世界石油还能供求平衡，但20年后就要面临缺油的局面。 据美国《华尔街日报》最新的统计资料，按照目前的开采速度，。 加州技术学院的物理学者D·古登斯坦在接受美国有线新闻网的财经杂志采访时说：“在未来的10到20年里可能会出现（石油短缺）。”他补充道：“或许，这种短缺已经开始了。”
环境污染 Environmental pollution
传统的化石燃料储量有限，面临枯竭；使用基本上是通过燃烧，燃烧会释放SO2、氮的氧化物NOx及CO2等大气污染物，造成酸雨和温室效应。
”
汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（ NOx ）、铅（Pb ）等。 Vehicles produce the main part of pollutant in atmosphere such as CO, hydrocarbon compounds, NOx, Pb and so on.
身边的污染——汽车
Pollution around us—vehicles
锂离子电池的优点 The advantages of lithium ion batteries
1
比能量高 high power density
2
工作电压高 high rate
3
自放电率低 low self discharge
4
循环寿命长 long cycle life
5
无污染 low pollution
6
安全性能好 good safety characteristics
应 用 Application
Electric bicycles
Power tools
Electric toys
Mining lamps, emergency lamps
Vacuum cleaner
mobile phones
02
01
03
05
06
04
不利因素
锰资源丰富
abundant Mn resource
价格低廉 low cost
环保 low pollution
安全 safety
高倍率 high rate
LiMn2O4的特点 The advantages of lithium manganese oxide cathode
不利因素
Problems to be resolved:
比容量较低
relatively low energy density
循环寿命较短 short cycle life
高温充放电循环过程中容量衰减快
significant capacity fading under high temperature
Mn溶解的发生Mn dissolution occurrence
充电Charge：
放电时正好相反。
Discharge is just opposite.
LiMn2O4 示意图
Schematic diagram of LiMn2O4
改进措施 Improvement
电解液 Electrolyte solution
表面包覆 Surface coating
添加金属离子Element doping
(for example, Ni、Fe、Co、Al、Si、Ti、Mo、La、Bi、Nb、Zn、Cr and so on)
引入晶粒生长促进剂和界面能调节剂 Adding crystal growth accelerant and interfacial energy regulator
正极 Cathode
01
不同功能添加剂 Functional additives
合金与碳相混合 Alloy anodes mixed with carbon
负极 Anode
02
XRD
XRD patterns of Modified LiMn2O4 and LiMn2O4
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