三氧化二铝包覆锂离子电池用尖晶石锰酸锂

用液相浸渍法在尖晶石LiMn2O4表面包覆Al2O3薄膜,对包覆后的尖晶石LiMn2O4进行理化性能及电化学性能分析.Al2O3包覆层减少了尖晶石LiMn2O4与电解液的直接接触,减少了电解液对正极材料的侵蚀,改善了LiMn2O4的循环性能.以1C在2.75～4.20 V循环250次,容量保持率由包覆前的85.3％提高到包覆后的90.7％.     

尖晶石LiMn2O4正极材料的表面改性

用CoO1 x/SiO2对尖晶石正极材料LiMn2O4进行了包覆,对包覆尖晶石LiMn2O4的电化学性能进行了研究,结果表明:CoO1 x/SiO2包覆LiMn2O4在3.0~4.4 V呈现出稳定的循环性能。CoO1 x/SiO2包覆LiMn2O4电池在20℃下循环100次,容量下降11%;在50℃下循环250次,容量下降25%。     

尖晶石LiMn2O4高温循环性能的改善

采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,从掺杂Al3+稳定晶体结构和包覆抑制锰的溶解两方面来改善尖晶石LiMn2O4的高温电化学性能。实验表明,改善后的正极材料在高温50℃且0.5 C(C=120 mAh/g)下的首次放电比容量为93.3 mAh/g,循环50次后的放电比容量为82.8 mAh/g,比空白样品提高34.1 mAh/g,容量保持率达到88.7%,比空白样品提高39.8%。     

控制结晶法合成表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4

为了解决尖晶石LiMn2O4在高温下的容量衰减问题,制备出了表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4。采用控制结晶工艺在Mn3O4颗粒表面包覆一层β Co(OH)2,以包覆Co(OH)2的Mn3O4为前驱体,与LiOH·H2O混合,在750℃下反应20h,合成表面富含钴的LiMn2-xCoxO4。X射线衍射分析表明,合成的LiMn2-xCoxO4为尖晶石结构,没有杂相。扫描电镜和能量散射光谱(EDS)的分析结果表明,该尖晶石LiMn2-xCoxO4为类球形,而且表面富含钴。这种表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4在高温下仍然具有良好的电化学性能,在55℃下其首次放电比容量为101mAh·g-1,15次充放电循环之后,仍保持初始放电容量的99%。而尖晶石LiMn2O4在15次循环后,仅能保持初始放电容量的82%。     

表面包覆尖晶石型LiMn2O4电化学性能研究

介绍了用软化学法制备表面包覆有LiCoxMn2-xO4的尖晶石型LiMn2O4,以及用循环伏安、恒流充放电和电位衰减方法试验了包覆前后样品的电化学性质。试验结果表明：包覆样品比未包覆的初始容量低;经50次循环后,未包覆样品的容降为56．2％,而表面包覆样品的容降则为33.5％,而且,包覆样品在电解液中的化学稳定性明显比未包覆样品高。结果还表明：表面层LiCoxMn2-xO4的存在减少了LiMn2O4在电解液中的溶解,提高了尖晶石型LiMn2O4的循环稳定性。     

LiMn2O4在聚合物锂离子蓄电池中的高温性能

在电解液中的溶解是尖晶石LiMn2O4高温不可逆容量损失的主要原因。聚合物锂离子蓄电池结构特点及聚合物材料与电解液相互作用可以影响高温下尖晶石LiMn2O4在电解液中的溶解及扩散行为,降低尖晶石LiMn2O4的不可逆容量损失。使用尖晶石LiMn2O4为正极活性材料,利用厦门大学宝龙电池研究所聚合物锂离子蓄电池中试生产线,在特定的工艺条件下制备容量为600mAh的实验电池。实验表明,在聚合物锂离子蓄电池中LiMn2O4材料高温稳定性明显改善,实验电池在常温下循环200次,容量保持率在80%以上;55℃下循环30次,容量保持率超过92%;70℃下循环10次,容量保持率达到96%。     

TiO_2包覆的尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

用超声波振荡法,将粒径约为20 nm、用溶胶-凝胶法合成的TiO2颗粒包覆在流变相法合成的LiMn2O4表面,再在600 ℃下处理2 h,得到TiO2包覆的尖晶石LiMn2O4.在3.0～4.4 V,产物以1.0 C充放电的首次放电比容量为121.7 mAh/g,第100次循环的放电比容量为108.3 mAh/g;以0.5 C充放电的首次放电比容量为126.7 mAh/g,第200次循环的容量保持率为86.0%.     

LiMn_2O_4石墨烯包覆及掺杂Mg~(2+)的研究

使用Mg2+掺杂LiMn2O4获得黑色正极材料,并用石墨烯进行表面包覆处理,获得掺杂、包覆锂离子电池正极材料,用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、倍率充放电对材料进行表征。实验结果表明:掺杂Mg2+材料为尖晶石结构,结晶度增加;表面为球形结构,增强电池安全性;包覆材料的电池大电流充放电性能增加,可逆比容量增加;在倍率充放电电流为0.2C时,包覆质量分数为2%的石墨烯(GO)放电比容量为107mAh/g。包覆材料改善了电池的循环性能,在倍率充放电电流为0.2C时,54次循环后,其可逆比容量为92mAh/g,容量保持率为92.12%。     

硅烷偶联剂表面处理LiCrxMn2-xO4性能研究

对尖晶石LiCrxMn2-xO4材料表面进行硅烷偶联剂处理,以形成热稳定性好的硅化物表面层,来提高材料的电化学性能.用EPX、SEM和XRD等方法对处理前后的尖晶石LiCrxMn2-xO4正极材料进行了表征,结果表明:经硅烷偶联剂处理后的LiCrxMn2-xO4正极材料,在其表面形成了富硅层,在高温下(55℃)100次循环后的容量保持率为89.4%;而未处理的LiCrxMn2-xO4材料的容量保持率为71.5%.     

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%.     

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.     

LiMn2O4的结晶度对电化学性能的影响

对燃烧法制备的LiMn2O4材料的团聚体粒度、晶体粒度、晶体形貌和结晶度与电化学性能的关系进行了研究。以LiMn2O4的理论密度与实测密度的差值为依据,定量确定了LiMn2O4晶相的结晶度。结果表明:结晶度不同的材料具有明显不同的比容量和首次充放电效率。结晶度高的LiMn2O4材料首次放电比容量可达135 mAh/g,首次放电效率为92%;而结晶度相对较低的LiMn2O4材料首次放电比容量仅为104 mAh/g,首次放电效率为78%。     

LiMn_2O_4正极材料高温固相合成工艺的优化

用正交实验,通过XRD、SEM及电化学性能分析,优化了锂离子电池正极材料LiMn2O4的高温固相合成工艺。对产物性能影响的顺序为:锂锰物质的量比烧结温度恒温时间。在n(Li)∶n(Mn)=0.525∶1.000、烧结温度为820℃及恒温时间为14 h时,合成的LiMn2O4的综合性能最好,尖晶石结构和表面形貌良好,1C首次放电比容量为119.0 mAh/g,第50次循环的容量保持率为95.8%。     

使用LiFePO_4-LiMn_2O_4混合正极的锂离子电池的性能

将LiFePO4和Li Mn2O4按78∶9的质量比混合,并用作锂离子电池正极材料。使用该混合正极的14500型电池适宜的充放电电压范围为4.20～2.50 V,在常温下以1.0C循环250次,容量保持率为87.47%;在60℃下以1.0C循环12次,容量保持率为84.62%。电池以100%SOC在60℃下贮存7 d后,容量保持率为82.50%,容量恢复率为89.01%。     

Li-MnO_2电池新型正极材料——λ-MnO_2的合成与电化学性能研究

采用酸处理尖晶石型LiMn_2O_4的方法合成了λ-MnO_2.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流放电测试等对λ-MnO_2的结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明,合成的λ-MnO_2具有类似于LiMn2O4的尖晶石型晶体结构,形貌规则,晶粒细小,粒径分布均匀;将其作为正极材料组装成Li-MnO_2电池,以0.025 C倍率放电,得到了3.98 V和2.88 V两个放电平台,放电比容量达268 mAh/g,且其放电平台和比容量受放电倍率影响较小.     

锂离子电池的发展状况

国内外锂离子电池快速发展,广泛应用于家电产品.汽车面临汽油紧张和污染环境,电动车将部分解决这些问题.电动自行车已为人们接受.锂离子电池以其优良的性能,将成为电动车的主要动力源.钴酸锂由于性能好,而成为当今小型锂离子电池的主角,但世界上钴储量少,作为动力电池材料,市场前景小.锰酸锂的锰资源较多,价格比钴便宜很多,可成为动力电池的主要材料.与钴酸锂相比,锰酸锂的性能还有不足,如比容量和循环寿命较低,因此应当着重研究,改善其品质.现在锰酸锂电池已投向市场,将会促进其研究和生产,推动电动汽车进入市场.     

LiFexMn2-xO4材料的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型LiFexMn2-xO4（X=0,0．05,0．1,0．2）正极材料。XRD测试结果表明该样品具有良好的尖晶石结构。电化学性能测试的结果表明掺杂后的材料均具有较好的循环稳定性。当掺Fe量为0．05时,首次放电比容量为104．37mAh／g,50次循环后比容量还有96．73mAh／g,容量衰减率仅为7．7％。