机械活化氧化法制备锰酸锂及其性能研究

以高纯金属锰粉和碳酸锂为原料,通过机械活化氧化法合成了尖晶石LiMn2O4材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对LiMn2O4样品结构及形貌进行表征,用充放电测试和交流阻抗技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明,所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且颗粒形貌规整,颗粒大小均匀。所制备的LiMn2O4材料室温(25℃)在3.0~4.3V电压范围,在0.1C倍率下首次放电比容量为125.8mAh/g;2C首次放电容量为120.1mAh/g,300次循环后放电容量保持103.9mAh/g,容量保持率为86.51%。且样品具有较好的高温性能和较小的阻抗。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4制备新工艺

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺来制备锂离子的电池正极材料LiMn2O4,并对制备的材料进行了粒度,化学成分以及电化学性能测试,制备的LiMn2O4为正尖晶石结构,而且物质纯净,同一批次制备的材料化学成分均匀,粉末粒度分布范围窄,中粒径为10．67um,首次充电容量为124mAh/g,放电容量为115mAh/g,循环次数达30次时,放电容还大于100mAh/g,循环稳定性,球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使原料粒度细化而且粒度均匀,旋转合成工艺能使反应物和反应产物的温度均匀,粒度均匀,晶型结构与成分均匀,球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能性能良好的LiMn2O4。     

以Mn3O4为前驱体的LiMn2O4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Mn3O4为前驱体,和LiOH混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4。对由此方法得到的尖晶石LiMn2O4的结构和电化学性能进行了研究。通过X线光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石LiMn2O4,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石LiMn2O4具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为128mAh/g,经过10次充放电循环后,其放电比容量仍有124mAh/g。     

不同粘结剂对喷雾干燥法制备尖晶石锰酸锂的影响

喷雾干燥法是制备尖晶石LiMn2O4材料的一种简单、有效的方法。喷雾干燥法制备的颗粒具有形貌规则、粒径大小可控且分布均匀等优点。我们采用先机械球磨成浆料然后再喷雾干燥的方法制备了球形LiMn2O4材料。球磨后所得浆料的黏度对后面利用喷雾干燥制备的LiMn2O4材料有很大影响。在制浆过程中加入粘结剂有助于粉体产物的成型造粒,提高喷雾干燥所得粒子的强度,降低焙烧温度,缩短焙烧时间,降低生产成本。我们采用黏度不同的浆料制备尖晶石型LiMn2O4,结果显示,黏度大的浆料制备的LiMn2O4颗粒较规整,与电解液有较小的接触面积,有效地减小了Mn的溶解,保持LiMn2O4尖晶石晶型稳定,有利于保持优良的电化学循环性能。以粘结剂浓度为3%,黏度为8Pa.s的浆料制备出的LiMn2O4具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性能。室温下在0.2C倍率下初始放电比容量为118.9mAh/g,在0.5C下为115.3mAh/g,有较高的初始放电比容量,并且在0.5C下循环30圈之后,放电比容量为114.9mAh/g,保持率为99.7%。     

焙烧温度对醋酸盐体系液相燃烧合成尖晶石型LiMn2O4的影响

以醋酸锂、醋酸锰为原料，尿素为燃料，用液相燃烧合成方法制备尖晶石型LiMn2O4物质，考察了焙烧温度（300-800℃焙烧5h）对产物的组成结构、晶粒大小及电化学性能的影响。实验结果表明，未焙烧产物中主晶相为LiMn2O4及少量Mn2O3，但在300-800℃焙烧5h后都可得到单相的LiMn2O4粉体材料，焙烧温度为900℃时，LiMn2O4部分分解为Mn3O4；产物颗粒随焙烧温度升高而长大，≤600℃时，产物颗粒〈100nm，≥700℃时产物颗粒〉100nm，可观察到LiMn2O4的特征八面体结构；在焙烧温度800℃以下，产物的电化学性能随焙烧温度的升高而增加。当电流密度为C/3时，焙烧温度为800℃的首次放电容量为105mAh／g，但循环性能较差，30次循环后仅剩83％。     

锌掺杂正极材料尖晶石LiMn_2O_4的制备及电化学性能

为改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学循环性能,以乙酸锂、乙酸锰和乙酸锌为原料,采用固相法制备了LiMn2-xZnxO4(x=0.02、0.04、0.06),并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明所制备的LiMn2-xZnxO4具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,锌的掺入细化了尖晶石颗粒,增强了Li+在固相中的扩散能力。电化学测试结果显示锌掺杂能抑制LiMn2O4的电化学容量衰减现象,使其循环性能得到显著提高。其中LiMn1.96Zn0.04O4表现出最佳的循环性能,循环20次后放电容量可保持在106.6mAh/g。     

锂离子电池正极材料Li1.12Ni0.8Mn0.1Co0.1O2的制备及电化学性能研究

采用高温固相法制备样品Li1.12Ni0.8Mn0.1Co0.1O2,采用XRD(X-ray diffraction)、SEM(Scanning electron microscope)、CV(Cycle voltammograms)和充放电循环等测试分析了材料的物理化学性质及电化学性能。XRD分析表明在合成温度为800℃时,所合成的产物为α-NaFeO2型的层状结构;SEM分析表明在合成温度为800℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒。在40mA/g和2.5~4.3V的电压范围内,其首次放电比容量为184.1mAh/g,首次放电效率为85.9%。随着充放电次数的增多,材料的不可逆放电容量逐步减小,循环稳定性增强。循环20周后放电比容量仍能达到171.7mAh/g,容量保持率为93.26%。测试结果表明,800℃合成的正极材料Li1.12Ni0.8-Mn0.1Co0.1O2具有较高的放电比容量和优异的电化学稳定性。     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

以醋酸锰、硝酸锂为原料,采用乙二胺四乙酸-柠檬酸(EDTA-CA)络合法,制备了正尖晶石型LiMn2O4超细粉末晶体。应用TG-DSC,XRD,CV及恒流充放电测试等手段对前躯体及LiMn2O4粉体进行性能表征,确定了其最终的合成温度为600℃。常温下,组装成半电池,初始放电容量为120.2mAh/g,循环50次后容量保持在70%左右。     

尖晶石型Li1-xMgxMn2O4正极材料的制备和性质

采用高温固相分段反应法制备了尖晶石LiMn2O4和Mg2 掺杂的Li1-xMgxMn2O4(x=0.05、0.1)材料,对材料进行了XRD结构分析和电化学性能等测试,结果表明:Mg2 掺杂样品Li1-xMgxMn2O4(x=0.05、0.1)仍保持尖晶石相Fd3m结构;循环性能明显改善,室温条件下50次循环后,样品Li0.9Mg0.1Mn2O4的放电容量为100mAh/g,容量保持率为9.9%,而LiMn204容量衰减率仅为18.1%.     

炭黑包覆Al2O3掺杂LiMn2O4正极材料的研究

使用醋酸锂、醋酸锰和氧化铝为原料,采用高温固相法合成掺杂Al离子的LiMn2O4二级产物。合成化学计量比为n(Li)∶n(Mn)∶n(Al)=1.3∶1.9∶0.1。首次烧结温度450℃,烧结时间4h;二次烧结温度750℃,煅烧时间为40h。合成样品采用XRD进行材料表征。测试结果表明:合成样品为尖晶石结构,结晶度较高。所得样品使用炭黑包覆处理,并制成实验性电池,对其进行交流阻抗测试(EIS)分析、循环伏安特性(CV)测试、充放电及循环性能测试分析。实验结果表明:包覆后的正极材料改善了LiMn2O4的大电流充放电性能,该材料在0.5C的首次放电比容量为93mAh/g;包覆材料增强了在大电流充放电下的容量保持率,极大地改善了电池的循环性能,该材料在充放电倍率为0.2C时,32次循环后的容量保持率为92.5%。     

超临界水热制备LiFePO4及煅烧碳包覆改性研究

本文以FeSO_4、H_3PO_4和LiOH为原料,采用超临界水热过程制备了亚微米级LiFePO_4颗粒.在此基础上,为了提升制备的LiFePO_4正极材料的物理和电化学性能,对其进行了后续煅烧碳包覆改性研究.同时,通过XRD、SEM、充放电测试、CV和EIS测试手段,对LiFePO_4正极材料改性前后的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:后续固相煅烧碳包覆改性能够显著改善LiFePO_4的结晶性能,减小颗粒粒径,降低电荷传递阻抗,以及大幅度地提升放电容量和循环性能;以PVP为模板剂、蔗糖为碳源,700℃煅烧1 h得到的LiFePO_4/C颗粒粒径小、分布均一,室温0.2 C倍率的首圈放电比容量为153.1 mAh/g,1 C倍率充放电时,放电比容量可保持在144.2 mAh/g,1 C循环50次,容量保持率达到97.1%.     

不同锰源对尖晶石型锰酸锂性能影响的研究

分别以自制锰源和工业用电解二氧化锰为原料,采用固相合成法,将锰源和碳酸锂的混合物合成尖晶石型锰酸锂.通过扫描电子显微镜、X射线衍射的方法研究了不同锰源合成的尖晶石型锰酸锂之间形貌和结构的区别,通过电性能测试研究了不同锰酸锂对锂离子电池电性能的影响.结果表明：合成的锰酸锂都有良好的尖晶石型立方结构,以碳酸锰为原料的自制三...     

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4制备新工艺

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺来制备锂离子电池正极材料ＬｉＭｎ２Ｏ４,并对制备的材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试．制备的ＬｉＭｎ２Ｏ４为正尖晶石结构,而且物质纯净．同一批次制备的材料化学成分均匀,粉末粒度分布范围窄,中粒径为１０．６７μｍ,首次充电容量为１２４ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１５ｍＡｈ／ｇ．循环次数达３０次时,放电容量还大于１００ｍＡｈ／ｇ,循环稳定性良好．球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使原料粒度细化而且粒度均匀．旋转合成工艺能使反应物和反应产物的温度均匀、粒度均匀、晶型结构与成分均匀．球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能性能良好的ＬｉＭｎ２Ｏ４     

二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

溶胶-凝胶法制备尖晶石型LiMn_2O_4正极材料

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料锂锰氧化物。以Mn(NO3)2(50%)、LiOH·2H2O为原料,以柠檬酸为螯合剂制得前驱体,400℃预烧6h,再经750、850℃分别焙烧并保温6h得到粉体产物。XRD分析表明,所合成的产物为尖晶石型LiMn2O4;SEM观察结果表明,合成产物颗粒均匀,形貌规则。用其组装的电池经恒电流充放电测试,表明其初始比容量可达118.76mAh/g,具有良好的循环性能。     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。     

Influences of Sintering Process of Sprayed Precursors on the Structure and Electrochemical Properties of LiMn2O4 Cathode Material

Well-defined spinel LiMn2O4 powders were synthesized via sintering a precursor, which was prepared by spraydrying method. The effects of sintering process on the structure and electrochemical properties of LiMn2O4 were discussed. It was found that a single sintering could not synthesize a pure LiMn2O4 compound, while two-step sintering procedure consisting of decomposing sprayed precursors at 350℃ and further sintering at an elevated temperature leads to the formation of a single-phased LiMn2O4 with homogeneous particle size distribution. As compared to that sintered in air, the two-step sintered LiMn2O4 in oxygen shows tighter structure and more uniform particle size, as well as better electrochemical properties. It delivers an initial discharge capacity of 131 mAh·g^-1 （1/10C）, and still has excellent cycling stability at higher rate （1/5C）.     

纳米级LiMn2O4尖晶石合成及电化学性能研究

以Ｌｉ_２ＣＯ_３和Ｍｎ（ＮＯ_３）_２为原料,以聚丙烯酰胺为高分子网络剂制得前驱体后,用微波加热技术合成了纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ_２Ｏ_４粉体,通过循环伏安及充放电技术对其进行电化学性能测试表明,该材料的电化学比容量为 １２０ｍＡｈ／ｇ;循环 ５０次后衰减率为 ４．７％;通过 ＳＥＭ及ＸＲＤ分析其微观形貌表明,该材料不仅相纯度高,而且颗粒粒度近于纳米级,有利于Ｌｉ^＋的嵌入／脱嵌．本文所提供的微波一高分子网络技术不仅为合成具有优良性能的锂锰尖晶石氧化物材料提供了一个新方法,而且为合成其他类型高性能氧化物陶瓷材料提供了一条新思路．     

以Mn_3O_4为前驱体的LiMn_2O_4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Ｍｎ３Ｏ４为前驱体,和ＬｉＯＨ混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４。对由此方法得到的尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４的结构和电化学性能进行了研究．通过Ｘ光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为１２８ｍＡｈ／ｇ,经过１０次充放电循环后,其放电比容量仍有 １２４ｍＡｈ／ｇ．     

钴镍掺杂锰酸锂的电化学性能研究

采用固相烧结法分别制备了钴掺杂和镍掺杂锰酸锂锂离子电池正极材料,同时制备了纯相锰酸锂进行比较.用电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、电子扫描电镜和电池性能测试系统对产物的组成、结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制备的掺杂锰酸锂LiMn0.9 Ni0.1O2、LiMn0.9 Co0.1O2的结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀、表面光滑;首次放电比容量分别为114.7mAh/g和110.8mAh/g(0.5mA/cm,2.8~4.4V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.2mAh/g和103.3mAh/g,50次循环比容量保持率分别达到94.1%和95.4%.