提锂用锰氧化物离子筛的研究进展

金属锂逐渐在人们生活的各个领域扮演越来越重要的作用并占有战略地位,从液态锂源如海水、盐湖卤水中提取锂资源具有十分重要的意义,研究者对液态提锂的方法和工艺也进行了积极的探索研究.尖晶石锰氧化物由于其特殊的结构而对Li离子具有高度选择性,被称为"离子筛"吸附剂.离子筛吸附法以其绿色而高效的优势,引起了众多学者的关注,成为最有发展潜力的液态提锂方法之一.本文以尖晶石锰氧化物为代表,综述了锂离子筛的研究进展,对其结构、锂嵌入/脱出机理、制备方法、掺杂改性、成型及应用进行了详细的阐述,提出了锂离子筛目前存在的问题与技术瓶颈,并对今后的研究方向进行了展望.     

水热法合成铬掺杂尖晶石型锂离子筛及其锂吸附性能

以LiOH、H2O2、Mn(NO3)2和Cr(NO3)3·9H2O为原料,直接水热合成出具有尖晶石结构的铬元素掺杂锂离子筛前驱体,再经酸浸脱锂后得到对Li+具有选择吸附性能的掺杂型锂离子筛;采用XRD和1R研究了产物的性能,测定了离子筛在不同pH值的纯锂溶液中对锂的饱和交换容量.结果表明,在LiOH浓度为1.1mol/...     

锂离子电池正极材料锰酸锂的优化合成

运用动态多重扫描速率法，根据四条不同升温速率下的DSC曲线，计算出在空气气氛下动态合成LiMn2O4过程中的动力学参数，据此提出一个优化的LiMn2O4固相合成工艺，采用固相分段焙烧法制备LiMn2O4正极材料，第一段和第二段的温度分别设在600和830℃。用XRD对合成的粉体材料进行了相结构分析；用恒电流充放电仪对LiMn2O4的电化学性能进行测试，结果表明，合成样品具有良好的尖晶石相结构，在充放电循环时初始放电容量达122mAh／g，同时具备良好的容量保持能力。     

锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的一些结构特性,重点描述了尖晶石LiMn_2O_4正极材料的制备方法及其优缺点,以及关于尖晶石LiMn_2O_4正极材料的最新改性研究,根据尖晶石LiMn_2O_4现有的状况展望了其发展前景。     

锰的氧化物在锂离子二次电池中的应用

锰的氧化物由于资源丰富,价格便宜、无毒无污染等特点,在锂离子二次电池正极材料的大规模生产中广具前景。简述了各种锰氧化物的制备方法,晶体结构及其与电化学性能的关系。     

锰氧化物/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极的研究

以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法合成含Mn的氧化石墨;400℃条件下氢气还原制备了锰氧化物/石墨烯复合材料。利用XRD、SEM和TEM对所制备的复合材料进行了表征。结果表明锰氧化物(MnOx)颗粒均匀地分布在石墨烯片层表面。将复合材料作为锂离子电池负极进行研究,在50mA/g电流密度下,首次库伦效率为70.4%,可逆容量达876mAh/g,并且具有良好的循环性能,在30次循环后仍保持在700mAh/g以上。     

层状锂钴镍锰氧化物交流阻抗谱的研究

用交流阻抗法研究了锂离子电池结构、充电状态以及温度对层状锂钴镍锰氧化物反应动力学的影响．结果表明:与未卷绕的2032电池相比,卷绕的18650电池在高频出现了感抗．根据不同电位下的阻抗谱可以推断层状锂钴镍锰氧化物的脱锂过程分为三个阶段,2．0-2．7V为克服晶格结构作用力阶段,2．7-3．65V为锂离子多层钝化膜的形成过程,3．65-4．25V为多层钝化膜与溶液界面的双电层形成过程．温度的升高加快了电荷传递速度和锂离子扩散速度,计算得到电荷传递活化能和锂离子扩散活化能分别为20．48、48.67kJ／mol,且后者是电化学反应的控制步骤．     

层状锂钴镍锰氧化物交流阻抗谱的研究

用交流阻抗法研究了锂离子电池结构、充电状态以及温度对层状锂钴镍锰氧化物反应动力学的影响.结果表明：与未卷绕的2032电池相比,卷绕的18650电池在高频出现了感抗.根据不同电位下的阻抗谱可以推断层状锂钴镍锰氧化物的脱锂过程分为三个阶段,2.0～2.7V为克服晶格结构作用力阶段,2.7～3.65V为锂离子多层钝化膜的形成过程,3.65～4.25V为多层钝化膜与溶液界面的双电层形成过程.温度的升高加快了电荷传递速度和锂离子扩散速度,计算得到电荷传递活化能和锂离子扩散活化能分别为20.48、48.67kJ/mol,且后者是电化学反应的控制步骤.     

锰钛系复合锂离子筛的制备及其吸附性能研究

以LiOH·H2O为锂源、锰钛共沉物作为锰源和钛源,采用共沉淀-水热合成法合成掺钛复合锂离子筛。研究了合成条件对复合锂离子筛的结构和性能的影响,使用X射线衍射(XRD)对合成样品进行表征,通过酸浸和吸附实验研究了合成样品吸附锂的性能和溶损率。研究结果表明:当Ti、Mn物质的量比为0.03,水热反应母液中锂浓度为3.2mol/L,反应温度为230℃,反应时间为12h时合成的离子筛具有较好的吸附性能和稳定性,对Li+的最大饱和吸附容量达到19.71mg·g-1,同时,Mn和Ti保持了较低的溶损率。     

新一代高比能量锂离子电池富锂氧化物正极材料的研究进展

富锂氧化物xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M为Co、Ni、Mn等)的比容量可达250~300mAh/g,是高比能量锂离子电池正极材料的首选之一。介绍了材料的晶体结构、嵌/脱锂机制和充放电过程中发生的结构相变,分析讨论了材料出现首次不可逆容量大、电压和容量衰减快、倍率性能和低温性能较差等问题的原因,阐述了材料的合成方法及改性技术,如表面包覆、离子掺杂、形貌和晶面调控以及合成层状相-尖晶石相共生结构的异质材料等。最后从基础研究和应用研究两个方面展望了富锂氧化物材料的发展前景。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂:进展与挑战

磷酸铁锂(LiFePO4)由于安全性能好、循环寿命长、原材料来源广泛、无环境污染等优点被公认为是最具发展潜力的锂离子动力与储能电池正极材料。经过10余年的深入研究,LiFePO4已经进入实用化阶段,综述了磷酸铁锂材料近年来在基础和应用研究方面的最新进展。     

锂离子电池正极材料锂镍复合氧化物的合成及性能研究

对LiNiO2派生物LiNixCo1-xM0.05O2(M=Al,Mn,Ti)的性能进行了研究.采用了溶胶-凝胶法(Sol-gel)合成了KLiNixCo1-xM0.05O2(M=Al,Mn,Ti),采用XRD表征其晶体结构,均为层状结构;采用扫描电镜(SEM)观察产物的晶体形貌,粉末颗粒细小,粒径约为0.3～0.5μm.充放电测试表明,合成的LoiNixCo1-xAl0.05O2的循环性能比较好,LiNi0.7Co0.25Mn 0.05O2的初始容量较高.     

锰基锂离子筛前体及其掺杂和表面修饰进展

锰基锂离子筛是一种极具发展前景的提锂吸附材料。对其晶体结构及影响其结构稳定性的因素进行了总结,重点讨论了阴离子、阳离子以及复合3种掺杂修饰和以包覆为主的表面修饰的研究概况;指出两类修饰可在一定程度上提高锰基锂离子筛的结构稳定性、抑制Jahn-Teller效应,进而降低Mn的溶损、提高循环应用的稳定性,但修饰未能从根本上解决离子筛提锂过程中溶损的关键问题,而且修饰元素的引入也为后续的分离带来新问题。最后,从以原子量低于锰的元素为掺杂对象和应用过程涉及的洗脱剂筛选两方面,对锰基锂离子筛的发展前景进行了展望。     

“锂离子电池正极材料锰酸锂的合成”项目通过鉴定

我国锰酸锂合成技术及用该技术生产的锰酸锂材料达到国际先进水平。这是以戴永年院士为组长的专家组对“锂离子电池正极材料锰酸锂的合成”项目鉴定后得出的一致结论。     

锂离子电池斜方锰酸锂阴极材料的合成与表征

用一步固相法合成了斜方锰酸锂,对其进行了表征并确定了前驱体化合物烧结中的转变过程,以及相互化合间的烧结机制．结果表明,随着煅烧温度的升高,杂相减少,生长出主体相斜方锰酸锂．在700℃以上可以生成均一相的层状斜方类球状和棒状锰酸锂颗粒．两种颗粒的粒度分别为1～5μm和5～15μm．在充放电循环中,斜方锰酸锂结构易于向尖晶石结构转变．在2．5～4．5V范围内以20mA／g电流进行充放电循环,斜方锰酸锂的初始充电容量达到247mAh／g,放电容量为133mAh／g,50次循环后,容量保持率为92％．     

钾离子掺杂提高锂离子电池正极锰酸锂性能的微观机制

改善尖晶石锰酸锂的大倍率性能是目前锂离子电池的重点研究方向之一。本研究用高温固相法合成掺K⁺的尖晶石锰酸锂, 研究K⁺提高锰酸锂倍率性能的微观机制。结果表明, 尽管随着电流密度增大, 电极的放电比容量下降, 但掺K⁺提高材料的大倍率性能效果显著, 如最佳掺K⁺量(物质的量分数)1.0%时, 在10C (1C=150 mA·g^-1)下比容量提高了一倍, 远高于0.5C下的1.9%。原因在于掺K⁺后, 首先, 锰酸锂的晶胞体积扩大, Li-O键变长, Li、Mn阳离子混排程度降低, 载流子(Mn³⁺)量增多; 其次, 电极极化和电荷迁移阻抗降低, 提高了材料的充放电可逆性、导电性及锂离子扩散能力; 再者, [Mn₂]O₄骨架更稳定, 减小了电化学过程中内应力变化, 抑制了晶体结构变化和颗粒破碎; 最后, 钾离子掺杂使制备过程中材料团聚, 从而减小电解液与电极的接触面积, 减轻电解液的侵蚀, 抑制锰的溶解。     

尖晶石结构锰酸锂正极锂离子二次电池与纯电动车

全球性的石油资源持续紧缺与以都市为中心的大气环境不断恶化使现代人类社会的发展面临着极大的挑战,致使近年来局部战争、经济危机、自然灾害以及异常疾病等频频发生。伴随着十多年经济的高速发展,目前中国同样面临着严重的能源资源与环境问题,而今后的发展趋势则更受人们的关注。如2004年中国每天消耗石油已高达600万桶,全年进口1亿t石油(相当于美国石油进口总量的1/4),有关专家认为如果不采取措施,2020年时中国石油的对外依存度将高达60%,届时国家经济的能源支撑体系会变得非常脆弱。大量石化产品的使用已经导致了严重的城市大气环境污染…     

锂离子电池正极材料锰酸锂的产业化技术开发背景及应用

开启汽车能源新时代汽车是现代文明社会的一种重要的交通方式,但随着全球能源的日益紧缺以及自然环境的不断恶化,能否尽快发展高性能的新型电动汽车成为人们目前最为关心的话题之一。开发一种廉价耐用安全的移动电源显然成为最为迫切的任务。国家科技部早在“九五”计划中就将“先进电池及其材料产业”列入重大科技专项。在“十五”期间,经国家科技部批准的国家高技术研究发展计划(简称“863”计划)第二批发布的项目指南中,又明确提出了在新型能量转换和储能材料专项研究中重点加强和支持高能比、大容量、长寿命锂离子电池材料等4个专题,从…     

锰酸锂动力电池新品应用取得突破性进展——中信国安盟固利电源技术有限公司锰酸锂正极动锂离子二次电池应用研讨会胜利召开

(本刊讯)近日,中信国安技术经济专家委员会举行了“锰酸锂正极动力锂离子二次电池应用研讨会”,与会专家认为,由中信国安盟固利新材料研究     

锰酸锂动力电池新品应用取得突破性进展--中信国安盟固利电源技术有限公司锰酸锂正极动力锂离子二次电池应用研讨会胜利召开

近日，中信国安技术经济专家委员会举行了“锰酸锂正极动力锂离子二次电池应用研讨会”，与会专家认为，由中信国安盟固利新材料研究院自主研发的锰酸锂正极动力锂离子二次电池100Ah单体电池和400Ah电池组多项指标领先国际水平，具有质量轻、体积小、能量大、安全性强及易于安装携带等优点，已经具备了为纯电动车提供动力能源的