LiMn2O4正极材料高温电化学性能的研究

采用固相反应法制备了正极材料LiMn2O4与LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1，对它们进行XRD和SEM测试，并组装成双电极实验电池进行高温电化学性能比较。结果表明：Al^3 与F^-1掺杂的LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1具有较好的尖晶石结构及微观形貌，不同于LiMn2O4，在高温(55℃)下充放电时，LiAl0.1Mn1.9O3.9F0．1经过15次循环后，容量为110mAh/g，保持在96％以上，交流阻抗研究也显示了其良好的电化学性能。     

亚微米LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1电极活性材料的合成与性能

采用溶胶-凝胶法制备了F-和Cu2＋复合掺杂的LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1锂离子电池正极材料. XRD和SEM表征表明合成产物具有良好的尖晶石结构,样品粒度为亚微米级,且分布均匀;电化学性能测试结果表明,掺杂后样品的电化学阻抗较小,首次放电容量达112 mA×h/g,充放电循环50次后,容量保持率为89.1%,电极材料具有较好结构稳定性和电化学性能. 同时还探讨了LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1的合成及掺杂机理.     

亚微米LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1电极活性材料的合成与性能

采用溶胶-凝胶法制备了F-和Cu2 复合掺杂的LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1锂离子电池正极材料.XRD和SEM表征表明合成产物具有良好的尖晶石结构,样品粒度为亚微米级,且分布均匀;电化学性能测试结果表明,掺杂后样品的电化学阻抗较小,首次放电容量达112mA·h/g,充放电循环50次后,容量保持率为89.1%,电极材料具有较好结构稳定性和电化学性能.同时还探讨了LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1的合成及掺杂机理.     

溶胶凝胶法制备LiNi0.01Co0.01Mn1.98O3.95F0.05及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn2O4、LiNi0.01Co0.01Mn1.98O4和LiNi0.01Co0.01Mn1.98O3.95F0.05。使用X射线衍射、扫描电子显微镜对合成材料的结构及物理性能进行了表征。将合成材料作为锂离子电池正极活性材料,用循环伏安、交流阻抗及充放电测试的电化学测试方法对材料进行了电化学的研究。结果表明,合成的LiNi0.01Co0.01Mn1.98O3.95F0.05材料的初始容量高于LiNi0.01Co0.01Mn1.98O4,而循环性能优于LiNi0.01Co0.01Mn1.98O4和LiMn2O4,显示了阴阳离子复合掺杂对于阳离子单一掺杂的优势。     

掺杂型尖晶石LiMn_(2-x)Mg_xO_(3.97)F_(0.03)(x=0.05,0.1)的合成与性能研究

采用"熔融浸渍法"合成了Mg和F共掺杂的不同温度下的锂离子电池正极材料Li Mn2-xMgxO3.97F0.03(x=0.05,0.1);煅烧温度为700,750和800°C。通过XRD对样品进行测试,样品为单一尖晶石结构的物相;并用SEM测试,对样品进行了形貌研究。用所制备的材料作为正极材料组装了模拟锂离子电池;在室温下进行恒电流充-放电性能测试,测试条件为3.3~4.3 V和0.2mA/cm2电流密度。随着材料制备温度的升高,电池的初始放电容量有逐渐增加的趋势,但充放电循环的容量损失也逐渐增加;氟掺杂量一定,镁掺杂量较多时,对应温度下煅烧的样品的结晶程度较好,样品的电化学性能也较好。在800下°C样品Li Mn1.9Mg0.1O3.97F0.03初始容量高达108 mAh/g,60次充放电循环后,其容量保持率高达81%,具有优良的循环稳定性能。     

复合掺杂改性LiMn_(2-x)Cr_xO_(4-3x)F_(3x)正极材料的制备及性能

以CrF3为掺杂原料,采用高温固相法合成阴阳离子共掺杂LiMn2–xCrxO4–3xF3x锂离子电池正极材料。用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验、循环伏安及交流阻抗等表征材料的结构、形貌和电化学性能,分析阴阳离子复合掺杂对材料结构和性能的影响。结果表明:掺杂材料LiMn2–xCrxO4–3xF3x具有完整的尖晶石结构。阴阳离子复合掺杂能改善尖晶石LiMn2O4的循环性能,当摩尔掺量x=0.10,电压为3.0～4.35V、充放电倍率为0.1C时,首次放电容量为120.1mA·h/g,室温、高温循环20次容量保持率分别为97.5%和94.1%。循环伏安实验发现:复合掺杂改性材料具有两对更完整、对称性更好的氧化还原峰。     

尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4材料的合成及性能研究

采用分步加热高温固相合成法,合成了尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4正极材料。用X射线衍射仪(XRD)对材料的晶体结构进行表征和晶格参数分析,并在实验电池LiNi0.1Mn1.9O4/1MLiPF6-EC DEC EMC/MCMB体系中研究了材料的电化学性能,样品的首次放电容量达到98.2mAh.g-1,经过100次循环后,LiNi0.1Mn1.9O4样品的放电容量保持率在92%以上,2C充放电时,放电容量为0.1C时的96.7%,样品具有很好的循环性能。     

Ni-Co复合掺杂LiMn2-2xNixCoxO4的合成与性能研究

为了改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的循环性能,对Ni-Co复合掺杂LiMn2O4的合成与性能进行了研究.溶胶-凝胶法合成的LiMn2O4试样为纯的立方尖晶石相,且结晶状态良好.Ni-Co复合掺杂综合了Ni掺杂效应和Co掺杂效应,不仅提高了材料的初始放电容量,而且改善了材料的电化学性能.在3.0V-4.3V充放电压范围内,初始容量达到139mAh/g,36次循环后容量仅仅衰减3.6%.     

合成原料对LiMn2O4电化学性能的影响研究

采用固相法分别以不同原料合成尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安及恒电流充放电等技术检测和分析合成产物的物相、形貌及电化学性能。研究表明,与采用电解MnO2为原料合成的LiMn2 O4相比,采用Mn3 O4为原料合成的LiMn2 O4粉末X射线衍射峰强度更大,室温下以0.2 C倍率充放电循环30次时,首次放电比容量和容量保持率分别为128.7 mA.h/g和98.4%,高于以电解MnO2为原料合成LiMn2 O4的123.7 mA.h/g和85.0%。55℃循环时,采用Mn3 O4为原料合成的LiMn2 O4容量保持率比采用电解MnO2为原料合成LiMn2O4的高10.7%。     

锆掺杂对正极材料LiMn2O4性能的影响

采用溶胶-凝胶法在合成尖晶石型锰酸锂的过程当中掺入不同比例的锆元素,采用SEM观察其晶体结构均完整,通过XRD谱图可以看出均具有尖晶石结构。通过对样品进行充放电测试,结果表明：当掺杂剂的量（X=0.1）,即化学式LiZr0.1Mn1.9O4具有良好的高温（55℃）循环性能,在高温（55℃）和1 C倍率充放电下,循环50次后容量保持率为90%。     

尖晶石锰酸锂的表面包覆改性研究

采用溶胶凝胶法在尖晶石锰酸锂的表面包覆一层二氧化钛,并通过扫描电镜对包覆前后样品的粒径和形貌进行了表征。电化学测试结果表明：二氧化钛包覆层能有效减少锰酸锂和电解液的直接接触,减少锰的溶解,提高材料的电化学稳定性。当二氧化钛包覆量为2%（质量分数）时,样品具有最好的电化学性能,在55 ℃下1 C充放电循环首次放电比容量为111.4 mA·h/g,循环50次后仍具有101.5 mA·h/g的比容量。     

球磨条件对由电解MnO2制备的LiMn2O4的结构、形貌和性能的影响

使用工业电解MnO2为原料和高温固相法合成了LiMn2O24正极材料,通过SEM,XRD,循环伏安以及电化学测试对合成的LiMn2O4材料进行了表征,详细考察了电解二氧化锰（EMD）预球磨过程中球的大小和质量配比对EMD粒径和形貌的影响以及对合成的LiMn2O4电化学性能的影响。实验结果表明,当全部使用小球（直径6mm）预磨MnO2时,所制备的LiMn2O4尖晶石样品的晶粒尺寸适中,分布均匀,形貌较好,并与理论拟合结果完全一致。用0．5C倍率,在3．4～4．35V电压和常温下,LiMneO4的首次放电比容量达到120mAh／g,20次循环后的容量保持率仍为97％。     

尖晶石型LiCr_(0.2)Mn_(1.8)O_4的合成与电化学性能

将LiOH,MnCO3和Cr2(CO3)3按n(Li)∶n(Cr)∶n(Mn)=1.02∶0.2∶1.8分别称量,置于研钵中混合并用二次蒸馏水分散研磨,800℃焙烧,用悬浮固相反应合成了尖晶石LiCrxMn2-xO4(x=0.2)化合物。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析(DTA)、X射线能谱(EDS)和傅里叶红外光谱(FTIR)对合成物质的结构作了表征,并用循环伏安和恒电流循环技术对合成产物的电化学性能进行了考察。结果表明,LiCr0.2Mn1.8O4的颗粒主要为六角立方的尖晶石型,单个颗粒尺寸在1μm左右;39次循环后的充/放电比容量为101/99 mA.h.g-1,充/放电效率分别保持在98%和96%。     

锂离子正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及其性能研究

以尿素为沉淀剂,以乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备出多级前躯体Ni0.8Mn0.1Co0.1CO3,通过焙烧该前躯体和LiOH·H2O的混合物制备出高比容量的锂离子正极材料LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。采用XRD、FESEM及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学进行表征,结果表明,合成的产物形貌均一,有高结晶度。在0.1 C倍率下,放电比容量为194.6 mAh g-1;当放电倍率提高到2.0 C时,该材料仍然具有78.4mAhg-1的放电比容量,并且该材料在各个倍率下具有良好的稳定性。在1.0 C的放电倍率下,经过50次循环,放电容量保持率为92.5%。     

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。     

不同铝源对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的包覆改性研究

分别以纳米氧化铝、氢氧化铝及异丙醇铝为原料,采用液相浸渍法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料进行氧化铝包覆,考察不同包覆源在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料表面进行氧化铝包覆后对材料电化学性能的影响。SEM及XRD结果显示,产物为层状α-NaFeO2结构,氧化铝均匀包覆在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料表面。充放电性能测试结果表明,在3种铝源中,以异丙醇铝为包覆源的材料性能最佳：在3.0~4.6 V的电压下,0.1 C倍率下首次放电比容量为196.1 mA·h/g, 1 C下循环50周后容量保持率为95.6%。     

焙烧温度对锰酸锂结构及电化学性能影响研究

采用高温固相法在不同温度下合成了正极材料锰酸锂。采用X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和恒流充放电测试研究了不同温度下合成的锰酸锂样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明：在850 ℃时合成的样品具有最佳的电化学性能,在0.1 C（1 C=148 mA·h/g）的充放电倍率下,首次放电比容量为120.7 mA·h/g,经过20次充放电循环后容量保持率为95.2%。     

Preparation and Electrochemical Property of Li_（1.05）Co_（0.05）VxMn_（1.95-x）O_4 as Cathode Material for Lithium Ion Batteries

采用溶胶-凝胶法合成制备了分子式为Li1.05Co0.05VxMn1.95-xO4（x=0.02、0.05、0.08）的固溶体样品。利用XRD、SEM对材料进行结构形态表征,并以合成的材料为正极材料进行循环伏安（CV）和恒电流充放电测试,结果显示：固溶体Li1.05Co0.05VxMn1.95-xO4具有较好的尖晶石结构,且颗粒分布均匀,晶面光滑。电化学测试结果显示：其具有较好的充放电性能和良好的循环性能,在室温0.5 C充放电倍率下,Li1.05Co0.05V0.05Mn1.9O4材料的初始放电比容量为110.7 mAh/g,且50次循环后,容量保持率为94.6%。     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。