溶胶-凝胶法制备尖晶石型锰酸锂的研究进展

尖晶石型锰酸锂具有独特的三维锂离子扩散通道,作为锂离子电池正极材料具有良好的充放电循环性能,且具有原材料价格便宜,对环境无污染等优点,使其成为最有希望替代LiCoO2的正极材料。尖晶石型LiMn2O4的制备方法成为近年来研究的重点,其中溶胶-凝胶法具有突出的优越性。简述了溶胶-凝胶法的基本原理,综述了溶胶-凝胶法在锰酸锂的制备及改性上的研究进展。     

阴、阳离子共掺杂合成Li-Mn-O尖晶石锂离子电池正极材料

用传统的高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2 O4,LiMn2-x MxO4及LiMn2-xMxO4-yFy(x,y=0.05,M=Al,Mg).充放电结果表明,LiMn2-xMxO04及LiMn2-xMxO4-yFy的循环性能优于LiMn2O4,LiMn2-xMxO4-y,Fy的循环性能优于LiMn2-xMxO4.合成的Al、F共掺杂的材料在循环过程中电化学循环性能良好,首次放电容量为120.6mAh/g,40次循环后,放电容量为114.3mAh/g,容量保持率为94.8%;循环性能相当好,而且放电容量也高,所以有望作为优良的锂离子电池正极材料     

尖晶石LiMn2O4的合成和电化学性能研究

采用高温固相反应法合成具有尖晶石结构的锂离子二次电池正极材料LiMn2O4,进行稀土元素La的掺杂修饰,形成复合氧化物LiMn2-xLaxO4.对材料进行XRD、FESEM、循环伏安、充放电等测试.实验结果表明,合成的材料具有比较标准的尖晶石结构,La元素掺入可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定材料骨架结构的作用,更加有利于锂离子的迁移,从而有效提高了LiMn2O4的电化学可逆性和循环稳定性.     

溶胶-凝胶法制备尖晶石锂锰氧正极材料

以丙氨酸为螯合剂采用软化学法制备了锂锰氧化物.XRD分析结果表明所合成的产物为尖晶石型锰酸锂;采用SEM对产物的形貌进行了表征,结果表明所合成产物主要为棒状,且颗粒大小分布均匀.通过FT-IR及TG/DTA等手段初步探讨了产物的合成机理.采用循环充放电测试考察了产物的电化学性能,结果表明采用此法制备的产物具有优异的电化学性能.     

球形尖晶石LiMn2O4的制备及其改性

通过制备球形高密度前驱体MnCO3, 并对其预烧, 得到球形高密度、高活性的尖晶石LiMn2O4, 密度>1.8·cm-3, 纯相初始容量达125mAh·g-1.通过对前驱体MnCO3的体相掺杂和对预烧产品Mn2O3的表面包覆, 制备得到体相掺杂和表相掺杂的尖晶石锂锰氧, 其循环及高温性能得到明显改善.与体相掺杂相比, 表相掺杂能更有效地抑制容量衰减, 常温100个循环仍有109mAh·g-1, 容量保持率为92.4%; 高温55℃, 50个循环仍有95mAh·g-1, 容量保持率为82.6%.     

尖晶石型LiMn2O4合成新工艺及改性研究

本文采用一种新方法——溶盐浸渍合成法制备出了尖晶石型LiMn2O4锂离子电池正极材料。“溶盐浸渍工艺”具有sol-gel等液相合成法成分易于混合均匀、合成时间短的优点,同时兼有固相合成法工艺流程短、操作简单的特点。利用Al、Co两种改性元素的协同效应和叠加效应制备了富锂二元阳离子掺杂正极材料Li1.03Co0.05Al0.03Mn,1.92O4,其初始放电容量为117．5mAh／g,20次循环的容量损失仅为9．5％,300次循环的容量损失率为15．1％。     

纳米级LiMn2O4尖晶石合成及电化学性能研究

以Ｌｉ２ＣＯ３和Ｍｎ（ＮＯ３）２为原料,以聚丙烯酰胺为高分子网络剂制得前驱体后,用微波加热技术敢纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４粉体后,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分析蓁同观形貌表明,材料不仅相纯度高,粒度返于纳米级,有利于Ｌｉ＾＋的嵌入／脱嵌,本文所的微波－高分子网络技术不仅惧有优良性能的锂     

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%。     

球形尖晶石LiMn2O4的制备及性能

通过氧化还原法在室温下制备出球形MnO2前驱体,以LiOH·H2O为锂源,按照一定锂锰摩尔比混合,在750℃下焙烧8h,得到球形尖晶石LiMn2O4.采用X射线衍射和扫描电镜对MnO2和LiMn2O4进行了表征,并对LiMn2O4样品做了充放电性能及循环性能测试.结果表明:合成的样品以球形颗粒存在,粒度大小均匀,分散性和流动性好;首次充放电比容量分别为130.5和128.2 mAh·g-1,充放电效率为98.2%,50次循环后容量保持率为90%,球形LiMn2O4具有较高的比容量和优良的循环性能.     

添加剂对尖晶石型锰酸锂性质表征的影响

以LiOH·H_20和MnO_2为原料,分别掺入H_2BO_3、Al_2O_3、SiO_2和P_2O_5等添加剂,用固相分段法制备尖晶石型锰酸锂。结果表明,SiO_2和P_2O_5可以有效地改善LiMn_2O_4的电化学性能,H_3BO_3对锰酸锂的电化学性能影响不大,而Al_2O_3破坏了LiMn_2O_4的电化学性能。面扫描结果显示,Si或P元素各自都均匀地分散于LiMn_2O_4的物相中。从元素电负性和原子半径的角度分析了B、Si、P和Al元素对尖晶石型LiMn_2O_4结构和性能的影响。     

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%.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的掺杂改性研究

尖晶石型锰酸锂是最有希望替代LiCoO2、LiNiO2成为锂离子电池正极的材料.根据掺杂元素的性质从阴离子掺杂、阳离子掺杂和复合掺杂几个方面综述了近年来锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的掺杂改性的研究成果,并对该材料的未来发展进行了展望.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

具有尖晶石相的LiMn₂O₄因价格低、无毒、无环境污染、制备简单、研究较成熟,因此有着很好的应用前景,被看作最有可能成为新一代商用锂离子二次电池正极材料.由于LiMn₂O₄电化学循环稳定性能不好,表现在可逆容量衰减较大,尤其在高温下(>55℃)使用衰减更严重,从而限制了它的商业化应用.经过近十几年的研究,人们对其衰减机理有了比较清晰的了解,提出了造成容量衰减的几种可能原因如Jahn-Teller畸变效应、Mn²⁺在电解质中的溶解、出现稳定性较差的四方相以及电解质的分解等.通过掺杂、表面包覆、制备工艺的改进,人们已能制得循环稳定性能较好的尖晶相材料.本文结合我们研究小组的最新研究成果对锂离子二次电池正极材料LiMn₂O₄的最新研究进展进行综述和评论.     

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。     

溶胶—凝胶—酯化法制备LiMn2O4超细粉及其电化学性质的研究

溶胶－凝胶－酯化方法是通过金属离子与多元有机酯的均一的螯合物。在较低的温度（〈２５０℃）下形成尖晶石型ＬｉＭＮ２Ｏ４正极材料。雇轩的ＬｉＭｎ２Ｏ４具有很好的电化学活性。Ｌｉ＝ＬｉＭｎ２Ｏ４二次电池首次充放电容量超过１３０ｍＡｈ／ｇ,循环１０次以后容量仍然保持在１２０ｍＡｈ／ｇ的较高水平。     

柠檬酸凝胶燃烧法合成新型LiCoVO4锂离子电池阴极材料

研究了一种制备锂离子电池阴极材料的新方法,通过柠檬酸凝胶燃烧法制备出高电压阴极材料LiCoVO4,并采用DSC、TG、XRD、IR、Raman、SEM、EDAX和模拟电池组装等测试方法对合成材料进行了表征和测试.结果表明高结晶单相LiCoVO4在450℃形成. LiCoVO4位于820cm-1处的红外吸收带和拉曼吸收带分别归属于VO4四面体具有A1对称的伸缩振动和VO4四面体中V-O键振动的内模振动峰,而335cm-1处的红外和拉曼吸收带则对应于VO4四面体具有E对称的变角振动.产物一次粒子平均粒径为300nm,粒径分布和元素分布基本均匀.产物的首次充电容量为160mAh·g-1,充电平台电压为4.8V,放电容量为152mAh·g-1,具有较好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料Li1.07Ni0.4Mn0.53O2的合成及电化学性能

采用氢氧化物共沉淀法制备出Ni0.43Mn0.57(OH)2前驱体,与Li2CO3混合制备了锂离子电池正极材料Li1.07Ni0.4Mn0.53O2,利用SEM、XRD对所得试样的形貌和晶体结构进行了表征,并研究了材料的电化学性能。结果表明:950℃下保温16h所得Li1.07Ni0.4Mn0.53O2具有良好的倍率性能和循环稳定性,2.75~4.2V、90mA/g(0.5C)下Li1.07Ni0.4Mn0.53O2的首次放电比容量达到127.11mAh/g,100次循环后容量保持率为98.99%。     

锂离子电池高镍LiNi0.8Mn0.2O2正极材料的微波合成及其Co、Al共改性

高镍正极材料由于较高的比容量和性价比而受到关注, 但在循环过程中稳定性较差且安全性能不佳, 限制了其更广泛的应用。本研究结合微波辅助共沉淀与高温固相法制备高镍正极LiNi_0.8Mn_0.2O₂二元材料, 再掺入不同比例的Co、Al对材料进行改性研究。结果表明, 改性后的材料性能明显改善, 特别是LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.08Al_0.02O₂在2.75~4.35 V、1C下循环100次后容量保持率达到91.39%, 在5C下放电比容量仍有160.03 mAh∙g^-1, 并且掺杂后的材料具有较高的热稳定性, 安全性得到提升。其优异的循环保持率归因于Co、Al较好地抑制了循环过程中H2→H3相变的不可逆性对材料结构稳定性的破坏, 以及较弱的电极反应极化, 使电荷转移电阻降低。     

尖晶石LiMn2O4作为锂离子正极材料的研究与开发

介绍了LiMn₂O4材料的各种制备技术,并归之于固相法和液相法两大类,简述了当前LiMn₂O₄材料研究存在的主要问题及抑制LiMn₂O₄容量衰减的思路和解决方案.     

Li1+xCoyMn2-x-yO4的结构及电化学性能研究

利用溶液相合成技术把钴掺入到主尖晶石相中制得掺钴尖晶石相材料.所合成的材料具有颗粒分布均匀及结晶性能好等特点.利用X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外分光光度计及扫描电子显微镜对所合成掺杂锂材料的结构性能进行表征.研究表明掺杂钴可提高材料的结构稳定性能,减少锰在电解液中溶解,减少锂离子在材料中迁移电阻.电化学性能测试结果表明所合成掺钴材料Li_1.03Co_0.05Mn_1.92O₄具有较好的初始容量及循环稳定性能.