充放电过程中LiMn2O4的电压模型研究

为了得到LiMn2O4的电压模型，用修正的Frumkimn方程研究了LiMn2O4的电压行为。修正的Frumkimn方程能较好描述LiMn2O4的充放电过程，其中程电位和相互作用参数与晶格常数呈对数线性关系。     

超声辅助TiO2包覆尖晶石LiMn2O4及电化学性能研究

采用超声辅助溶液法在尖晶石LiMn2O4表面包覆TiO2.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电、交流阻抗技术分析合成材料的结构、形貌及电化学性能.结果表明:TiO2包覆LiMn2O4与LiMn2O4具有相似的X射线衍射结果,衍射峰尖锐,样品颗粒大小均匀,无明显团聚.室温下0.2C充放电时,表面包覆1％TiO2的LiMn2O4首次放电比容量为123.51 mAh·g-1,略低于未包覆LiMn2O4的124.02 mAh·g-1,但在2C和4C高倍率时,表面包覆1％TiO2的LiMn2O4比容量分别为105.54和80.73 mAh·g-1,远高于未包覆的79.76和66.37 mAh·g -1.室温及55℃下以0.2C倍率循环50后,表面包覆1％ TiO2的LiMn2O4容量保持率分别为91.69％和87.36％,远高于未包覆LiMn2O4的86.58％和78.02％.室温下以1C倍率循环100次后,表面包覆1％ TiO2的容量保持率比未包覆LiMn2O4高出3.75％.表面包覆TiO2后LiMn2O4的循环性能得到了大大的提高,尤其是高温循环性能.     

氧气气氛下氧在LiMn2O4中的脱嵌研究

用热重／差热(TG／DTA)和X射线衍射(XRD)研究了氧气中加热和冷却过程中LiMn2O4体系的重量和组成结构的变化。TG实验说明在室温到1373K内加热和冷却时，LiMn2O4中的氧能可逆地脱出和嵌入，且降低冷却速率有利于氧的嵌入。     

氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学

为了得到氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学方程，用TG、XRD和H—E积分方程研究氧在其分解产物中的嵌入过程。1373～1243K的嵌氧反应为3LiMnO2 Mn3O4 (1—3δ／2)O2(g)—→3LiMn2O4—δ(Tetragonal)和LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属生成核生长控制，活化能为-166．330kJ/mol。1243～1146K的嵌氧反应为LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属于成核生长控制，活化能为-140．357kJ／mol。由H—E积分方程得到的动力学参数与、之间存在明显的动力学补偿效应。     

LiMn2O4热处理过程的SEM研究

在热重(TG)和X射线衍射(XRD)研究的基础上，用扫描电镜(SEM)研究了在热处理中LiMn2O4微观形貌的变化。TG／DTA和XRD结果表明加热时LiMn2O4(Cubic)会分解，而在冷却时又能生成。SEM表明热处理后材料的粒径变大、分布均匀性提高，且高温样品的表面、颗粒间和表面层间空隙处有棒状体形成。     

S-Y复合掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料锂锰氧化物，并对其进行了硫、钇掺杂厦硫和钇的复合掺杂修饰。对材料进行了X射线衍射、恒电流充放电、交流阻抗等测试。实验结果表明：固相反应法合成的硫和钇复合掺杂的材料具有标准尖晶石结构；掺杂硫其首次放电容量达196．1mAh／g，但容量衰减较快；掺杂钇后正极材料在0．2C充放电速率下，循环20次后容量保持率为98．6％，但是初始容量较低；而硫钇复合掺杂综合了硫掺杂效应和钇掺杂效应，有较好的电化学性能。     

LiMn1.8Co0.2O3.95F0.05的络合燃烧法合成及其性质研究

以醋酸锂、醋酸锰、醋酸钴、氟化锂、柠檬酸及乙二醇为原料，采用燃烧辅助有机酸络合法合成LiMn1．8Co0．2O3．95F0．05，用X射线衍射检测和分析产物的物相及晶格常数，用循环伏安、交流阻抗技术研究产物的氧化-还原及界面过程，用恒流充放电测试产物的容量及循环性能。研究表明，各条件下合成的LiMn1．8Co0．2O3．95F0．05粉末的X射线衍射峰强度大、峰尖锐，粉末具有良好的结晶性LiMn1．8Co0．2O3．95F0．05容量随热处理温度的升高而增大，即由750℃热处理4h的92mAh／g升高到850℃热处理4h的105mAh／g。相对LiMn2O4而言，LiMn1．8Co0．2O3．95F0．05的初始容量虽略有下降，但双掺杂后的循环性能得到了显著提高。     

溶胶-凝胶-酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4

本文简要介绍溶胶-凝胶-酯化法制备锂离子电池正极材料锰酸锂LiMn2O4的基本原理。以硝酸锰和自制硝酸锂为原料,柠檬酸为螯合剂,乙二醇为溶剂,经过成胶、酯化和煅烧反应合成产物。用化学分析和X射线衍射技术对产物进行了表征,结果表明合成产物为纯相LiMn2O4尖晶石。     

尖晶石型LiMn2O4正极材料的改性及电化学性能研究

采用共沉淀方法合成了尖晶石型LiMn2O4正极材料，并对其工艺进行改进，进行锰源掺杂及Al2O3包覆改性等得到5种材料。首次充放电容量较高，所得纯相尖晶石的首次充放电容量达到130mAh／g，充放电效率高，电化学性能较好。对5种材料进行了XRD以及充放电，循环伏安及交流阻抗测试，考察了不同掺杂元素对电池材料的影响，得出在掺杂工艺相同的条件下，掺Cr所得材料的电化学性能较为理想，循环伏安和交流阻抗测试亦为上述结果进行了有力佐证。     

不同Li/Mn比及预处理对尖晶石LiMn2O4性能的影响

分析了不同Li/Mn比及预处理对尖晶石LiMnO4性能的影响。结果表明：Li／Mn比在95～1．05／2之间,都可得到尖晶石结构的LiMn2O4,并且随着Mn平均化合价的增加,材料的放电比容量也随之提高,当Li／Mn比为1．05／2时,放电比容量达到121．45mAh／g;经过预处理的产物性能比一步合成法的产物性能好,而经过比较,两步间断法比两步连续法处理的产物性能更佳。     

锂改性尖晶石锰酸锂的循环伏安特性及其电化学性能研究

用LiMn2O4和碳酸锂制备了锂改性的锰酸锂产物，循环性能和比容量测试结果表明随着碳酸锂加入量的增加，循环稳定性逐渐增强，而比容量有逐渐下降的趋势。循环伏安测试结果表明，LiMn2O4及其改性产物具有两对氧化还原峰。随着碳酸锂加入量的增加，两对氧化峰和还原峰峰电位差呈逐渐下降趋势，说明了锂脱嵌的可逆性越来越好；氧化（或还原）峰之间的分形变得不明显，峰形逐渐宽化，说明锂离子两步脱嵌过程变得越来越不明显。研究表明锂离子脱出和嵌入的总量随着碳酸锂量的增加而减少。XRD结果显示，随着碳酸锂加入量的增大，晶格常数逐渐降低，晶格逐渐收缩，结构稳定性增强。     

铬对尖晶石锂锰氧化物电化学性质的影响

研究了纯尖晶石锂锰氧化物和掺铬尖晶石锂锰氧化物粉末微电极的循环伏安曲线和交流阻抗谱图,结果表明;掺铬样品循环稳定性明显增加,但它的氧化还原峰的位置发生正移,峰形宽化,两步嵌脱锂的量也由相等变为不等,反应电阻增加。     

Al~(3+)掺杂LiMn_2O_4的制备及高温循环性能研究

采用沉淀法合成LiMn_(2-x)Al_xO_4(x=0.01,0.05,0.10,0.20),pH的范围为10.5~10.6,搅拌速度为350 r/min,水浴温度为55℃,分两次烧结.首次煅烧温度为680℃,保温时间为18 h;第二次煅烧温度为850℃,保温时间为18 h.利用X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学方法测试最终产物.测试结果表明:Al~(3+)的掺入有效地改善了LiMn_2O_4的高温循环性能,使其高温循环容量衰减得到了有效的抑制,尤其当Al~(3+)的掺入量为0.05时,有比其他掺杂量更优的性能.     

反应球磨合成尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能

以KMnO4、MnSO4·H2O和LiOH·H2O为原料,采用反应球磨法合成了LiMn2O4。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对产物的结构和表面形貌进行表征。结果表明,反应球磨后生成了LiMn2O4、Li2SO4·H2O和KLiSO4,水洗后的产物为尖晶石LiMn2O4,但结晶度不高;经800℃保温30 min后LiMn2O4晶型完整,颗粒细小,粒径分布均匀,平均粒径为500 nm左右。电化学测试结果表明,LiMn2O4在0.2、0.5、1、3 C下的首次充放电比容量分别为115.8、107.0、105.5、98.2 mA.h/g。材料循环性能良好,10次循环后容量衰减仅3.2%。     

LiMn1.5Co0.5O4的合成及电催化氧还原性能研究

为了改善锌空气电池空气扩散电极的氧还原电催化性能，提高电池的放电电流密度，采用溶胶凝胶法合成了纳米级尖晶石型LiMn1.5Co0.5O4电催化剂。用傅立叶红外光谱(FTIR)、热分析(TG—DSC)、X射线衍射(XRD)对干凝胶和合成产物进行了分析表征，稳态电流一电压极化曲线测试LiMn1.5Co0.5O4作为空气扩散电极电催化剂的电催化性能。测试结果表明，所制得的干凝胶具有立体凝胶网络结构；当热处理温度为550℃时，所合成LiMn1．5Co0．5O4电催化剂具有完美的尖晶石型晶体结构，并且电催化活性最高。     

镍掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构及电化学性能的影响

采用分步加热高温固相合成法,合成了尖晶石型LiNixMn2-xO4正极材料.用X射线衍射对材料的晶体结构进行了表征和晶胞参数的分析,并进行了电化学性能的研究.实验结果表明,Ni的掺杂对样品的晶胞参数和电化学性能有很大的影响,随着掺镍量的增加,电荷迁移电阻增加.当掺杂量x=0.1时,样品的首次放电容量达到98.2 mAh·g-1,经过100次循环,容量保持在92%以上,样品的循环性能得到了很大的提高.     

Influence of Sc3+ on LiMn2O4 cathode materials at elevated temperature

Sc3 -doped lithium manganese oxides were synthesized by solid-state reaction. The influences of doping element on structure,mean valence of manganese, and electrochemical performances were studied by X-ray diffraction (XRD), galvanostatic charge-discharge and cyclic voltammetric tests, and also electrochemical impedance spectroscopy (EIS). XRD tests showed that doped lithium manganese oxides were pure spinel structure without other phases. Redox titration and visible spectrophotometry tests indicated that the mean valence of man-ganese in doped lithium manganese oxides was higher than that of pure one. LiSc0.02Mn1.98O4 remained 92.9% of the initial specific discharge capacity after 50th cycle at a constant current of 50 m/g, and the reversibility of LiSc0.02Mn1.98O4 was improved in comparison with pure LiMn2O4 at 50 ℃. EIS indicated that film deposition on spinel particles was suppressed because of Sc3 doping, and the charge transfer be-tween the surface film and spinel particles with increasing temperature for Sc3 -doped materials became easier as compared with undoped one.