锂离子电池用层状LiMnO2基正极材料的研究进展

层状LiMnO2材料因其结构不稳定、循环性能差,因而需对其进行掺杂改性.层状锰系衍生物具有比容量高、循环性能稳定等优点,已成为锂离子电池新的发展方向.介绍了目前对LiMnO2的掺杂改性研究,对多元层状锰基固溶体正极材料作了重点阐述.总结了近年来关于多元层状锰基正极材料的研究发展,介绍了其晶体结构、电化学性能、合成与制备技术,以及进一步的改性研究.如果多元层状固溶体材料的高倍率放电性能得到进一步的提高,则其必将成为新的一代锂离子电池正极的首选材料.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Al_(0.2)O_(2-x)F_x的制备及其性能的研究

通过掺杂合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Al0.2O2-xFx,研究了掺杂离子氟对材料性能的影响。XRD分析表明,该种材料具有层状结构,从结构上保证了该材料具有较好的嵌锂性能。SEM观察显示,材料的颗粒比较均匀。     

富锂正极材料0.5Li2MnO3·0.5LiCoO2的熔盐法合成及改性

通过熔盐法合成富锂正极材料0.5 Li2MnO3·0.5LiCoO2,以低熔点盐为原料,低温熔融混合,分别研究了不同热处理方式和锂配比对富锂正极材料0.5Li2MnO3·0.5LiCoO2的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:采用化学计量比的锂盐,低温200℃预处理后,高温短时间处理,可以得到粒径均一和层状结构良好的材料.为了提高材料的循环性能,通过熔盐法对富锂正极材料0.5Li2MnO3·0.5LiCoO2进行氟离子掺杂.结果表明:氟离子掺杂后,材料的循环性能和倍率性能均得到提高;同时,在大电流下,氟离子掺杂减缓了容量缓升现象,缩短了活化时间.     

磷酸钒锂与磷酸铁锂正极材料改性研究进展

作为聚阴离子型的电极材料,磷酸钒锂与磷酸铁锂具有很强的对比性。本文从四个方面对这两种材料进行了改性论述:碳包覆、离子掺杂、复合离子掺杂和粒子纳米化。然后对所改善的电化学性能进行了比较。结果表明碳包覆和纳米化改性后的高倍率性能都有很大提升。但是掺杂金属离子的结果却不尽相同:磷酸钒锂掺锰改善的是库伦效率,磷酸铁锂掺锰的改善结果不明显。同样是掺杂镍,磷酸钒锂改善的是放电容量,磷酸铁锂改善的是高倍率放电性能。我们认为改善结果的不同与铁、钒本身的化学性质或者磷酸铁锂、磷酸钒锂本身的结构有关。     

层状钴基正极材料的改性研究

层状LiCoO2是目前商品化的主要正极材料,具有易于制备、较好的倍率性能以及放电电压平稳等优点,但其抗过充电性能和热稳定性差限制了其应用。详细阐述了国内外关于层状LiCoO2正极材料的改性研究进展,包括体相掺杂和表面包覆改性两种方法提高材料的抗过充电性能和热稳定性,并对体相掺杂和表面包覆层状LiCoO2正极材料电化学性能提高的机理进行了讨论。     

高镍三元正极材料镍钴铝的掺杂改性研究进展

高镍三元正极材料镍钴铝（NCA）因具有较高的能量密度及工作电压、成本低、环境友好等优点极有可能成为下一代广泛应用的锂离子电池正极材料之一。然而镍含量的提高导致材料结构不稳定、循环性能和倍率性能降低,限制了其进一步发展。主要从锂位、过渡金属位、氧位掺杂及复合共掺杂4个方面综述了不同位置离子掺杂的改性机理。大量研究结果表明,通过复合共掺杂方式进行改性,能够结合单离子掺杂的优点有效提升镍钴铝正极材料的电化学性能。     

微通道反应器共沉淀法制备钴掺杂一氧化锰及其储锂性能

以乙酸锰、乙酸钴、草酸为原料，采用微通道反应器共沉淀法合成了花朵状的钴掺杂氧化锰（Mn1-xCoxO）锂离子电池负极材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）对电极材料的结构、形貌和元素状态进行了表征。采用恒流充放电测试和电化学工作站研究了钴不同掺杂量对一氧化锰负极材料电化学性能的影响。研究发现，随着钴掺杂量逐渐增加，Mn1-xCoxO由棒状演变为花朵状结构，比容量随着钴掺杂量增加先增加后下降。合成的Mn0.95Co0.05O在5C倍率下循环200次后放电比容量为496.7 mA·h/g，与未掺杂的一氧化锰相比其比容量提高约40.0%，显示出较好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料锰酸锂掺杂改性研究进展

锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料具有比容量高、工作电压高、成本低、环境友好和安全无毒等优点,是一种有很大发展潜力的锂离子电池正极材料之一。但是,由于Jahn-Teller效应引起的结构畸变,使锰酸锂正极材料的结构遭到破坏,导致其循环稳定性差。针对其不足之处,众多研究者对其进行掺杂改性,以期改善锰酸锂的循环性能,并取得了一系列成果。详细论述了近年来通过锂位、锰位、氧位掺杂和复合掺杂等离子掺杂来改善锰酸锂正极材料循环性能的方法。提出,采用阴阳离子复合掺杂来改善锰酸锂正极材料的性能,可在有效提高材料循环稳定性的基础上进一步提高材料的容量,被认为是提高锰酸锂综合电化学性能的有效手段。     

富锂层状正极材料研究现状

富锂层状正极材料结构Mn基氧化物及三元(NCM)层状正极材料分别具有密度高、容量大的特点,并且成本低廉,工作电压与国内现有的电解液设备相匹配,安全性好,考虑到该材料的振实密度、相对密度和容量等多种综合的性能,其发展和应用的前景很好。介绍了富锂层状正极材料目前在应用中面临的技术难题以及富锂层状正极材料的制备技术和应用改性。     

锂离子电池层状LiMnO2正极材料的研究进展

论述了锂离子电池层状LiMnO2正极材料的结构、性能、制备、存在的问题和掺杂改性等方面的研究状况,讨论了今后层状LiMnO2的研究趋势.     

锂离子电池用Na-Mn-O材料的合成及应用

Na-Mn-O材料可作为离子交换法制备层状LiMnO2的前体,同时也可以直接作为锂离子电池的正极材料,被认为是锂二次电池研究中很有前景的新型材料。本文重点介绍了Na-Mn-O材料的晶体结构、制备方法,以及以该材料为前体,通过离子交换法合成的LixMnO2正极材料的结构与电化学性能。同时讨论了Na-Mn-O材料在锂二次电池、钠离子电池以及其它一些方面的应用,分析了Na-Mn-O材料作为未来锂二次电池正极材料的发展趋势。     

水热法制备正交结构层状LiMnO2正极材料的研究进展

层状LiMnO2正极材料的理论容量几乎为尖晶石型锰酸锂（LiMn2O4）的2倍,研究和应用前景广阔.作者较详细的介绍了近年来国内外有关水热法制备层状LiMnO2正极材料的研究工作,评述了由不同锰源制备层状LiMnO2正极材料所存在的优缺点,对今后水热法制备层状LiMnO2正极材料的研究及发展前景进行了展望.     

层状Birnessite型锰氧化物的研究进展

锰氧化物材料具有优越的离子交换性能、吸附性能和氧化性能,在可充锂电池、环保、高级分离技术、催化等领域有重要的潜在应用价值,引起研究者的广泛兴趣。本文概述了锰氧化物中层状Birnessite锰氧化物的结构特点,介绍了其合成方法、应用现状等,总结了层状Birnessite型锰氧化物的优点,并对其研究发展趋势作了展望。     

锂离子筛研究进展

锂离子筛（锰系、钛系）在高镁锂比（质量比）的盐湖卤水中对锂离子表现出高吸附选择性，尖晶石结构的锂离子筛的提锂机理主要有氧化还原机制、离子交换机制和复合机制，而层状结构的锂离子筛主要通过Li⁺和H⁺之间的简单离子交换实现。锂离子筛的制备工艺简单，首先经过固相燃烧法、微波燃烧法或溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、熔盐合成法等方法制备出前驱体，再通过H⁺取代相应前驱体中的Li⁺即可。制备的锂离子筛可用于从储量大、品位低的盐湖卤水、海水等液态锂资源中提取锂。近年来研究热点集中于结构稳定性更高的钛锂离子筛，但要进一步提高结构稳定性、实现工程化应用，还需继续研究。     

层状Birnessite型锰氧化物国内外研究进展

综述了Birnessite型、负载型层状锰氧化物的结构特点、制备方法、应用现状等,重点介绍了各种制备方法的优缺点,并展望了层状锰氧化物研究的发展趋势。     

溶胶凝胶法制备LiNixCo1-xO2正极材料的研究进展

综述了用溶胶凝胶法制备锂离子电池正极材料层状结构LiNIxCo1-xO2(0≤x≤1)的最新进展。介绍了不同的工艺路线,并指出了这一领域的研究方向。     

不同方法合成LiNi0．5Mn1．5O4对其形貌及性能影响研究

锰镍酸锂（LiNi0．5Mn1．5O4）作为正极材料,具有良好的循环性能、较高的容量、高而单一的放电平台．因此,近年来成为电池研究的热点。不同的合成方法以及合成条件对镍锰酸锂的形貌及其性能具有极大的影响。本研究分别采用溶剂凝胶法、固相法、熔融盐法方法合成LiNi0．5Mn1．5O4并通过X-射线衍射、扫描电镜（SEM）、循环伏安法电池性能测试对合成产物的组成、结构、形貌和电化学性能进行表征,进而研究影响产品的性能及形貌的诸多因素,并筛选出较为合适的合成条件以提高锂电池正极材料LiNi0．5Mn1．5O4的电化学性能。     

A soft chemical route to multicomponent lithium transition metal oxide nanowires as promising cathode materials for lithium secondary batteries

We have synthesized 1D nanowires of lithium nickel manganese oxides with two different crystal structures through the chemical oxidation reaction of solid-state precursor LiMn_0.5Ni_0.5O₂ under hydrothermal condition. According to X-ray diffraction and elemental analyses, the nanowires obtained by persulfate treatments at 65 and 120 °C crystallize with a hexagonal layered and an α-MnO₂-type structure, respectively, in which nickel and manganese ions exist in octahedral sites. Electron microscopic analyses reveal that the platelike crystallites of the precursor are changed into nanowires with the diameter of ∼20 nm after the persulfate treatment. Thermal and infrared spectroscopic analyses clearly demonstrate that, in comparison with α-MnO₂-structured nanowires, the hexagonal layered nanowires contain less water molecules in the lattice, which makes them suitable for the application as electrode materials for lithium secondary batteries. According to electrochemical measurements, the hexagonal layered nanowires show a larger discharge capacity and an excellent cyclability with respect to repeated Li intercalation-disintercalation process. X-ray diffraction and electron microscopic analyses on the samples subjected to electrochemical analysis reveal that the layered structure and 1D morphology of the nanowires are still maintained after the electrochemical cyclings, which is responsible for their excellent electrochemical performances.     

Characterization of structure and electrochemical properties of lithium manganese oxides for lithium secondary batteries hydrothermally synthesized from δ-KxMnO2

Lithium manganese oxides have attracted much attention as cathode materials for lithium secondary batteries in view of their high capacity and low toxicity. In this study, layered manganese oxide (δ-K_xMnO₂) has been synthesized by thermal decomposition of KMnO₄, and four lithium manganese oxide phases have been synthesized for the first time by mild hydrothermal reactions of this material with different lithium compounds. The lithium manganese oxides were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), inductively coupled plasma emission (ICPE) spectroscopy, and chemical redox titration. The four materials obtained are rock salt structure Li₂MnO₃, hollandite (BaMn₈O₁₆) structure α-MnO₂, spinel structure LiMn₂O₄, and birnessite structure Li_xMnO₂. Their electrochemical properties used as cathode material for secondary lithium batteries have been investigated. Of the four lithium manganese oxides, birnessite structure Li_xMnO₂ demonstrated the most stable cycling behavior with high Coulombic efficiency. Its reversible capacity reaches 155 mAh g⁻¹, indicating that it is a viable cathode material for lithium secondary batteries.