溶胶凝胶法合成LiMn2-xCoxO4及其性能研究

为了改善LiMn2 O4 作为锂离子蓄电池正极材料的循环可逆性能 ,我们采用溶胶 凝胶法掺杂合成了形如LiMn2 x CoxO4 的化合物 ,并用粉末X射线衍射技术 (XRD)研究了产物的晶体结构与电化学性能的关系。研究结果表明 ,在掺杂量 (即x值 )不是很大时 ,材料都能保持较好的尖晶石结构。在LiMn2 O4 中掺杂Co可明显地改善LiMn2 O4 的循环可逆性能。当x =0 .0 5时 ,5 0次循环后的容降由LiMn2 O4 的 10 %降低到 4%。同时 ,掺Co还可提高材料的大电流放电性能。当x =0 .1时 ,1C倍率放电容量与 0 .2C倍率放电容量的百分比值由LiMn2 O4 的 78%提高到 89%。     

正尖晶石LiMn2O4的合成与电化学性能研究

采用高温固相反应原理合成了LiMn2O4锂离子电池正极材料,研究了合成原料中n(Li)/n(Mn)(摩尔比)和合成温度以及掺杂金属钴元素对合成产物性能和结构的影响,恒电流充放电结果麦明LiMn2O4容量为115～120mAh/g,掺杂钴以后容量下降而循环性能改善,XRD测试分析表明合成产物具有正尖晶石结构;通过进一步优化材料的粒度和电极制备时控制导电剂的加入量,确定了提高LiMn2O4的容量、改善材料循环性能的其他因素.以合成产物为阴极材料,MCMB为阳极材料,组装的18650型锂离子电池的容量达到了1250mAh,循环300次后容量保持70%左右.     

LiMn2O4在充放电过程中的相变

通过X射线衍射图谱,研究了以LiMn2O4为正极活性物质所组成的锂离子电池室温下在4.5-3.5 V之间多次充放电循环后LiMn2O4电极的变化.放电后尖晶石LiMn2O4微粒表面生成的Li2Mn2O4发生歧化反应,是电池容量损失的原因之一,结合Li-Mn-O相图详细地分析了锂锰氧化物电极在充放电过程中的化学变化.     

LiCoO2改性LiMn2O4的结构及性能

采用固相反应法制备了尘晶石型LiMn2O4及改性LiMn2O4.利用XRD和SEM对合成产物的结构进行表征,并测试了它们的电化学性能.结果表明:用LiCoO2改性后的复合产物保持了尖晶石主体结构,随着liCoO2量的增加,Mn-O键增强,晶胞参数减小,产物的结构性能较好.以合成的改性产物为正极材料,MCMB为负极材料,组装的063048型锂离子电池循环300次后,容量保持率在80%以上.     

掺钴复合材料LiMn2-xCoxO4的制备与性能

在锂离子蓄电池正极材料中,尖晶石LiMn2O4被认为是最有前景的正极材料,但它的高温性能和循环过程中的容量衰减成为其工业化道路上的主要障碍。采用高温固相法合成了掺钴复合材料LiMn2-xCoxO4。应用X射线衍射分析对材料的结构进行表征,采用恒电流法和循环伏安法对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,钴的掺入能提高合成材料的结构稳定性,当掺钴量x为0.1时,所合成的材料具有较高的放电容量和较好的循环性,可作为锂离子蓄电池的正极材料。     

正极材料LiMn2-xZrxO4的合成及性能研究

采用高温分段固相反应法合成了具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4,并对其掺杂ZrO2,制得了LiMn2-xZrxO4(x=0～0.02)。对材料进行了XRD测试、粒度分析及恒电流充放电测试。试验结果表明,掺杂了微量元素Zr合成的正极材料具有完整的尖晶石结构,经100次充放电循环后材料比容量为102mAh/g,具有较好的电化学性能和循环稳定性。     

尖晶石LiMn2O4高温电化学性能研究

利用高温固相反应合成了锂离子蓄电池正极材料尖晶石LiMn2 O4 ,研究了在高温 5 5℃下LiMn2 O4 循环容量的衰减和贮存后电化学性能的变化。与常温下相比较 ,5 5℃下尖晶石的容量衰减显著加快 ,贮存后的LiMn2 O4 循环性能变差。改变合成工艺条件如合成温度、n(Li)∶n(Mn)比 ,LiMn2 O4 的高温电化学性能有所改善 ,掺杂金属Co元素合成尖晶石掺Co化合物也能够提高LiMn2 O4 在高温下的循环性能 ,通过测量LiMn2 O4 在高温下电解液中的溶解 ,分析了容量衰减的机理。     

掺Cr尖晶石LiCrxMn2-xO4材料EIS研究

用溶胶-凝胶法合成了尖晶石LiCrxMn2-xO4(x=0.05,0.1,0.2,0.3,0.4)正极材料,通过恒流充放电和电化学阻抗谱研究了Cr掺杂改性LiMn2O4的电化学性能。结果表明,Cr掺杂可提高LiMn2O4的循环稳定性,当Cr掺杂量为0.2时,LiCr0.2Mn1.8O4具有最高比容量110 mAh/g,循环50次后其容量几乎没有下降。LiCr0.1Mn1.9O4正极在首次充电过程中,当电极电位在3.85~4.15V之外时其EIS谱高频区的半圆和中频区的圆弧发生融合;等效电路的拟合研究发现,随着电极电位的升高,RSEI逐渐增大,表明充电过程中尖晶石LiCr0.1Mn1.9O4正极上SEI膜的厚度是随极化电位的升高而变厚;Re随电极极化电位的升高总体上是减小;而Rct随电极电位升高或降低表现为先减小,后增大。     

锂离子电池材料LiMn2O4的制备与改性研究

尖晶石LiMn2O4被认为是最有发展前景的锂离子电池正极材料,但其高温容量衰减和循环性能差却是制约其商品化的主要原因。介绍了LiMn2O4的结构和电化学性能,综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法与改性研究。许多研究表明,在优化合成条件的基础上,通过掺杂和表面修饰可以改善其高温性能。     

掺钴LiMn2O4材料的微波模板法合成

利用微波模板法制备了尖晶石型LiMn2O4-xCoxO4(x=0、0.1、0.2和0.4)锂离子电池正极材料.利用XRD和SEM等方法对样品进行了表征,结果表明:掺杂后的材料仍是尖晶石相,掺杂Co可提高材料的尖晶石结构稳定性.电化学测试结果显示:与纯的LiMn2O4材料相比,掺杂后的材料循环性能得到提高.x=0.2为最佳值,其初始容量为112 mAh/g,40次循环后,容量衰减率为9%.     

锂离子电池正极材料Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的制备及其性能研究

锰酸锂正极材料在充放电循环过程中容量衰减严重,严重影响其大规模应用。针对其容量衰减严重的问题,通过固相制备出Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4正极材料,并用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)、充放电测试、CV和EIS对其结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg2+、Na+的掺杂未改变Li Mn2O4的结构。在0.2 C下,样品Li Mn2O4和Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的首次放电比容量分别为127.1 m Ah/g和123.3 m Ah/g,充放电循环100次后,其容量保持率分别为77.34%和94.81%,Mg2+、Na+掺杂后,材料的初始放电比容量略有降低,但循环性能明显得到了改善。在10 C下,Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达92.4 m Ah/g。实验表明,Mg2+、Na+的共同掺杂有效改善了Li Mn2O4的循环稳定性和倍率性能。     

LiMn2O4的Jahn-Teller效应研究

尖晶石LiMn2O4是很有发展前途的锂离子电池正极材料,但它在循环过程中存在着容量衰减的问题,其中Jahn-Teller效应是锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4在应用中容量衰减的难点。对溶胶凝胶法制备的尖晶石LiMn2O4,及其阳离子掺杂LiMxMn2-xO4(M=Li,Ni-Co)正极材料进行了表面改性(包覆MgO),利用x射线衍射、晶格参数和｜Mn4 ｜/｜Mn3 ｜比值等参数研究了尖晶石LiMn2O4的Jahn-Teller效应。结果表明:表面改性后的正极材料Li1.05Mn1.9Co0.05Ni0.05O4循环性能明显增强,Jahn-Teller效应得到了有效抑制。     

掺杂Th对LiMn2O4结构和性能的影响

采用溶胶凝胶法合成了具有尖晶石结构的可用作锂离子蓄电池正极材料的LiMn2O4化合物,并对其进行了掺杂Th元素的修饰.对材料进行了X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、交流阻抗、充放电等测试.实验结果表明掺入Th元素所合成的材料具有标准的尖晶石结构,规则的结晶形貌,材料颗粒分布主要在1～2 μm之间;在不同的充放电速率下,所合成的Th掺杂改性材料具有较高的放电比容量,并表现出良好的电化学可逆性及较好的大电流放电性能.在0.2 C及1 C放电速率下,首次放电比容量分别是119.9 mAh/g和118.3 mAh/g,循环20次后,容量保持率分别在98%和97%以上.     

AA 型 TAG-LiMn_2O_4 锂离子蓄电池

用Ｌｉ２ＣＯ３和ＥＭＤ高温合成得到的尖晶石（ＬｉＭｎ２Ｏ４）作阴极活性材料,与Ｌｉ配对做成试验电池,充电容量达１３０ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１０ｍＡｈ／ｇ,显示ＬｉＭｎ２Ｏ４有较好的充放电性能。对热解苯碳（ＰｙＣ）、处理的人造石墨（ＴＡＧ）、天然石墨（ＮＧ）和玻璃碳（ＧＣ）进行研究,发现ＴＡＧ有较好的充放电性能。用ＬｉＭｎ２Ｏ４做阴极活性材料,ＴＡＧ做阳极活性材料,组装成ＡＡ型锂离子蓄电池,初始放电容量为５４０ｍＡｈ,以０．２Ｃ（１００ｍＡ）恒流放电,６０ｍＡ恒流充电,电池循环寿命已达２００次。     

溶胶-凝胶法制备锂锰氧化物的影响因素

介绍了溶胶-凝胶法的热处理温度、螯合剂的种类和比例,溶液的pH值和各种原料对尖晶石LiMn2O4的纯度、颗粒的粒径、结晶度和均匀性以及电化学性能的影响;对溶胶-凝胶法制备锂锰氧化物过程中出现的杂相Mn2O4进行了探讨并提出了解决措施。     

尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因及性能改进

分析了尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因:Jahn-Teller效应、Mn的溶解、有机电解液的分解、Li和Mn的错位、自放电及不稳定的两相结构等.从合成方法、掺杂及表面修饰等角度,介绍了抑制尖晶石LiMn2O4容量衰减和提高循环性能的方法.     

Mo掺杂LiMn2O4的制备及其电化学性能研究

利用高温固相合成法制备了Mo掺杂的锂离子电池正极材料LiMn2O4,并利用XRD、SEM、EIS、EDS等分析手段对其进行了表征.XRD数据表明所得到的样品具有良好的尖晶石结构;Nyquist谱图表明,掺杂钼的LiMn2O4电荷传递电阻明显减小.试验结果初步说明:Mo的掺杂是改善LiMn2O4电化学行为的有效方法之一.