以Mn3O4为前驱体制备尖晶石型LiMn2O4及其性能

采用改进的固相反应法合成了高性能的锂离子电池正极材料LiMn2O4。首先,以廉价的MnSO4为原料,通过水解氧化法制备纳米级Mn3O4前驱体;然后,将Mn3O4和Li2CO3混合均匀,在750℃固相反应20 h,得到尖晶石型LiMn2O4。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对Mn3O4前驱体和LiMn2O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安技术对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,且晶体粒子分布均匀。所制备的LiMn2O4材料在3.0~4.4 V之间,室温(25℃)下,在0.2C倍率下首次放电比容量为130.6 mA.h/g;在0.5C倍率下首次放电比容量为127.1 mA.h/g,30次循环后,容量仍有109.5 mA.h/g,且样品具有较好的高温性能。     

耐久型高倍率性能锰酸锂微球的合成(英文)

以Mn2+和NH4HCO3为原料,通过控制结晶法合成球形MnCO3前驱体模板。以LiNO3和MnCO3为原料,按照一定的摩尔比机械混合,在700°C下煅烧8h,合成高倍率性能和长循环性能的球形尖晶石LiMn2O4材料。分别考查原料的摩尔比、反应时间以及反应温度对前驱体MnCO3形貌和产率的影响。采用X射线粉末衍射和扫描电镜对合成的MnCO3和LiMn2O4进行表征,对LiMn2O4样品进行室温条件下的充放电性能测试。电化学测试结果表明:尖晶石锰酸锂微球在10C的放电倍率下的首次放电容量达90mA·h/g(1C放电容量为148mA/g),800次循环后容量保持率达到75%。该方法合成的LiMn2O4微球作为高功率型锂离子电池的正极材料有着较好的应用前景。     

溶胶-凝胶法制备LiCoxMn2-xO4及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了颗粒较小(100～300nm)、分布均匀的尖晶石LiCoxMn2-xO4粉体,研究了不同掺杂水平对其结构及电化学性能的影响.结果表明,掺杂少量Co于LiMn2O4中并不改变材料的尖晶石结构;随着Co掺杂量增加,材料结构稳定性提高,极化降低,首次放电比容量逐渐减小,但充放电循环性能却明显改善;在低温(500℃)条件下退火6h后,LiCoxMn2-xO4粉体的放电比容量稍有增加,但对循环性能影响不大;在电流密度0.1mA/cm2和截止电压3.5～4.4V时,LiCo0.1Mn1.9O4粉体首次放电比容量达123mAh/g,20次循环后的稳定放电比容量为106mAh/g,具有较好的电化学性能.     

超级电容器用LiMn2O4的制备与性能

采用高温固相法制备尖晶石型LiMn2O4电极材料.XRD结果表明经700℃煅烧即可得到尖晶石型LiMn2O4样品.利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试方法研究了合成过程中温度和时间对尖晶石型LiMn2O4电极材料在2mol·L-1.(NH4)2SO4溶液中电容性能的影响.结果表明LiMn2O4电极材料具有较好的电容性能.恒流充放电和循环伏安结果表明,当煅烧温度700℃,恒温时间4-2Ah时,其容量并没有明显的变化,电流密度为10mA·cm-2时,其放电比容量保持在127F·g-1.交流阻抗结果也表明,LiMn2O4电极在2mol·L"(-1H4)2SO4溶液中具有较好的电化学电容行为,700℃下煅烧的样品的溶液欧姆电阻仅为05Ω.     

PAA络合法制备LiMn_2O_4粉体及其电化学性能

采用络合法并结合热处理工艺制备LiMn2O4粉体,考察了热处理温度对LiMn2O4粉体结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明:以聚丙烯酸(PAA)、硝酸锂和硝酸锰为原料,在一定温度下合成了稳定的溶胶和凝胶,在不同的煅烧温度下制得了LiMn2O4粉体。随着煅烧温度的升高,粉体颗粒逐渐增大,晶型趋于完整。700℃下煅烧10 h制得的LiMn2O4颗粒大小均匀,晶型完整且没有明显团聚现象。0.1 C倍率首次放电比容量达到118 mA·h/g,经80次循环后仍能达到112 mA·h/g,容量保持率高达95%,表现出良好的循环稳定性。     

Ti掺杂对层状LiMnO_2的结构及电化学性能的影响

采用水热法制备层状LiMnO2,并对其进行Ti掺杂制备出LiMn1-xTixO2(x=0.01,0.02,0.03)。用XRD和电化学方法研究了Ti掺杂对LiMnO2的结构及电化学性能的影响。结果表明,掺杂Ti 4+在降低材料结晶度的同时,依旧保持了LiMnO2的层状结构。在室温下以0.1C放电,当LiMn1-xTixO2,x=0.02,时,该材料具有最大放电比容量184.52mA·h/g且20次循环后容量保持率为93.7%。循环伏安和交流阻抗测试显示材料LiMn0.98Ti0.02O2在2.0~4.5V下充放电的可逆性优于LiMnO2,极化电阻明显小于未掺杂样品。     

LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料的制备与电化学性能

以LiMn2O4、醋酸锂和钛酸四丁酯为原料,乙醇为溶剂,采用原位复合法制备LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料.采用X射线衍射分析、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等手段对复合材料进行表征.结果表明,在LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料中晶态的LiMn2O4表面被无定形结构的Li4Ti5O12包覆,但Li4Ti5O12的存在并没有改变LiMn2O4的晶体结构.由于Li4Ti5O12的包覆,LiMn2O4的倍率性能和高温性能都得到显著提高:室温下2.0C放电时20次循环后LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料的可逆容量达到108.4mA·h/g,平均每次循环的容量损失只有0.053%;而55 ℃ 1.0C放电时,经60次循环后LiMn2O4/Li4Ti5O12的放电容量为109.9 mA·h/g,平均每次循环的容量损失为0.036%.     

Al2O3包覆LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4正极材料的制备及其电化学性能

以Al(NO3)3?9H2O为包覆原料，通过燃烧法制备得到LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料。通过X射线衍射(XRD)，场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析，并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明，Al2O3包覆没有改变LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4的尖晶石型结构，包覆层厚度约10.6nm。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料电化学性能得到了明显改善，1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为119.9 mAh?g-1和106.3 mAh?g-1，充放电循环500次后容量保持率分别为88.4%和78.2%，而未包覆的LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4在1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为121.2 mAh?g-1和104.0 mAh?g-1，500次循环后容量保持率分别为84.1%和67.6%。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3活化能为32.92 kJ?mol-1，而未包覆材料的活化能为36.24 kJ?mol-1，包覆有效降低了材料Li+扩散所需克服的能垒，提高了材料的电化学性能。     

熔融浸渍法LiMn2O4的制备及性能

利用电解二氧化锰（EMD）和碳酸锂为原料，采用熔融浸渍法合成了尖晶石型锂锰氧化物LiMn2O4，并用热重分析（TGA）、粉末X射线衍射技术研究了合成条件对产物的晶体结构、电化学性能的影响。研究结果表明，在合成的后续阶段反应时间的长短对产物的晶体结构和电化学性能的影响很大，时间长，会使LiMn2O4分解为Li2MnO3和Mn2O3;LiMn2O4的初始放电比容量也随反应时间的延长而下降。在最佳条件下合成的LiMn2O4的首次放电比容量高达132.4mAh/g，50次循环后的放电比容量还保持在125.6mAh/g的水平。     

掺F锂离子电池正极材料Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4-z的制备及电化学性能

以Li2CO3、Mn2O3、Co2O3及LiF为原料,采用高温固相法合成了掺F的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z锂电池正极材料。通过离子发射光谱(ICP)和电位分析法确定了材料的化学组成,用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试仪分析了 F 掺杂量对材料结构、形貌和电池性能的影响。结果表明,掺 F 的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z正极材料为尖晶石结构,在F掺入量z≤0.10时,随着掺杂量的增加晶胞参数逐渐增加,当F掺杂量继续增加时,晶胞参数的增幅有所减小。适量的F?与金属离子Li+、Co+的复合掺杂提高了材料的放电比容量,同时增强了材料结构的稳定性。电化学性能测试表明,Li1.03Co0.10Mn1.90F0.15O3.85的首次放电比容量达到111.0 mA·h/g,0.2C倍率下30次循环后容量保持率为97.0%。