尖晶石LiMn2O4正极材料的掺杂改性研究

掺杂是目前改善LiMn2O4正极材料性能的主要途径.结合容量衰减原理,综述并分析了掺杂各种阳离子、阴离子及复合掺杂分别对材料各项性能的影响,提出了阴阳离子的复合掺杂是改善材料综合性能的有效方法.     

尖晶石LiMn2O4表面包覆氧化钴的研究

采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,并以化学沉积方式对其进行包覆氧化钴的表面处理。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术对表面处理前后的LiMn2O4进行表征,分析了表面处理后LiMn2O4物理特性的变化,并结合电化学性能测试,研究了表面处理及其工艺和条件对LiMn2O4电化学容量与循环性能的影响。结果表明,表面处理后LiMn2O4循环性能显著提高。随氧化物含量的增加,循环性能提高,容量降低。未经表面包覆的LiMn2O4首次充放电容量为108．13mAh／g,50次循环充放电后容量衰减26．3％。500℃加热处理的表面包覆0．5％、2％氧化钴的LiMn2O4首次循环放电容量各为118．38mAh／g、115mAh／g,经过50次充放电循环后,容量分别降低8％、7％。     

尖晶石LiMn2O4表面改性的研究与新进展

LiMn2O4作为未来锂离子电池正极材料的基材，一直是人们研究的热点。但高温下与循环中容量衰减的问题，是制约它商品化的最重要因素。笔者详细阐述了近年来有关尖晶石LiMn2O4容量衰减机理和表面改性的研究与最新进展。     

不同Li/Mn比及预处理对尖晶石LiMn2O4性能的影响

分析了不同Li/Mn比及预处理对尖晶石LiMnO4性能的影响。结果表明：Li／Mn比在95～1．05／2之间,都可得到尖晶石结构的LiMn2O4,并且随着Mn平均化合价的增加,材料的放电比容量也随之提高,当Li／Mn比为1．05／2时,放电比容量达到121．45mAh／g;经过预处理的产物性能比一步合成法的产物性能好,而经过比较,两步间断法比两步连续法处理的产物性能更佳。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的改性研究

为改善尖晶石LiMn2O4的循环性能，采用高温固相法合成了由Li2CO3改性的尖晶石锂锰氧化物，研究了Li2CO3添加量对LiMn2O4性能的影响。通过XRD，Rietveld精细XRD分析和模拟电池等方法对产物的结构和电化学性能进行了表征与测试。结果表明，部分Li进入到尖晶石LiMn2O4的晶格中，增强了材料充放电循环过程中的结构稳定性。随着Li2CO3量的增加，产物的循环稳定性增加。当Li2CO3的加入量为0．06摩尔比时，10次循环后的高温容量衰减由改性前的15％降低到6．8％。     

掺杂稀土元素对锂离子电池正极材料LiMn2O4的影响

尖晶石LiMn2O4作为锂离子电池最有潜力的正极材料已经成为研究的热点，但其在充放电过程中结构的不稳定制约了其应用。近年来，许多研究学者对LiMn2O4进行稀土掺杂，有效地提高了LiMn2O4材料的电化学性能和循环稳定性。文章综述了近几年在这方面的研究进展。     

LiMn2O4的Al2O3室温固相包覆及其电化学性能研究

首次采用一种室温固相法对LiMn2O4进行Al2O3表面包覆。采用X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）技术对产物的结构和形貌进行了表征,同时对其电化学性能进行了检测。结果表明,通过表面包覆,LiMn204材料的循环性能,特别是高温循环性能,得到了有效的改善。在3．25～4．35V的充放电电压区间内,表面包覆AlE0,质量分数为1％所制备的LiMn2O4材料显示出优良的电化学性能,在25℃和55℃,分别可达到0．5C 120．2mAh／g和117．9mAh／g,经过50次循环后容量保持率分别为96．59％和94．23％。     

不同铝盐对LiMn2O4改性材料性能的影响

采用铝盐与尖晶石LiMn2O4的高温固相反应,制备出改性的尖晶石锂锰氧化物材料。对材料进行了XRD和SEM分析及电性能等测试。结果表明:改性材料均基本保持了尖晶石主体结构;材料表面形貌与铝盐阴离子根极性强弱有关,改性前的LiMn2O4在50℃下10次循环后,容量衰减率为24.4%,而由铝盐酸性后材料的在8.3%~16%,其中草酸铝对材料高温循环性能改善最为明显。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

锰酸锂用作锂离子电池正极材料是当前研究热点之一 ,由于其价格、安全和环境优势 ,其应用前景十分看好 ,本文综述了近几年尖晶石型LiMn2 O4的研究现状 ,概述了尖晶石型LiMn2 O4制备的方法、结构和电化学性能以及影响其化学性能的各种因素和解决措施。     

锂离子电池正极材料LiMn2-xNdxO4的性能研究

采用高温固相反应法,合成了具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4,并对其掺杂不同量的Nd,得到LiMn2-xNdxO4(x=0～0.03).对材料进行了XRD、粒度分析及恒电流充放电测试.试验结果表明,掺杂微量稀土元素Nd合成的正极材料具有标准尖晶石结构,较好的循环稳定性.其中LiMn0.995Nd0.005O4具有较好的电化学性能和循环稳定性,最高容量达到132mAh·g-1.     

高温固相分段反应制备LiMn2O4的研究

研究了高温固相分段法制备锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2 O4 的工艺 ,克服了传统高温固相合成法由于原料不能充分混匀 ,制备的LiMn2 O4 电化学性能较差的缺点。在制备的过程中 ,对原料进行分段焙烧 ,每段焙烧前都对反应物进行研磨、球磨 ,使反应物混合均匀、充分接触 ,制备的LiMn2 O4 物相较纯 ,粒度分布均匀 ,电化学性能良好。此法操作简单 ,反应条件易于控制 ,是一种较好的合成LiMn2 O4 的方法     

氧气气氛下氧在LiMn2O4中的脱嵌研究

用热重／差热(TG／DTA)和X射线衍射(XRD)研究了氧气中加热和冷却过程中LiMn2O4体系的重量和组成结构的变化。TG实验说明在室温到1373K内加热和冷却时，LiMn2O4中的氧能可逆地脱出和嵌入，且降低冷却速率有利于氧的嵌入。     

氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学

为了得到氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学方程，用TG、XRD和H—E积分方程研究氧在其分解产物中的嵌入过程。1373～1243K的嵌氧反应为3LiMnO2 Mn3O4 (1—3δ／2)O2(g)—→3LiMn2O4—δ(Tetragonal)和LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属生成核生长控制，活化能为-166．330kJ/mol。1243～1146K的嵌氧反应为LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属于成核生长控制，活化能为-140．357kJ／mol。由H—E积分方程得到的动力学参数与、之间存在明显的动力学补偿效应。     

充放电过程中LiMn2O4的电压模型研究

为了得到LiMn2O4的电压模型，用修正的Frumkimn方程研究了LiMn2O4的电压行为。修正的Frumkimn方程能较好描述LiMn2O4的充放电过程，其中程电位和相互作用参数与晶格常数呈对数线性关系。     

LiMn2O4热处理过程的SEM研究

在热重(TG)和X射线衍射(XRD)研究的基础上，用扫描电镜(SEM)研究了在热处理中LiMn2O4微观形貌的变化。TG／DTA和XRD结果表明加热时LiMn2O4(Cubic)会分解，而在冷却时又能生成。SEM表明热处理后材料的粒径变大、分布均匀性提高，且高温样品的表面、颗粒间和表面层间空隙处有棒状体形成。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4

阐述了近年来LiMn2O4材料在结构、合成和循环性能的研究情况。在结构上,论述了LiMn2O4作为正极材料的理论基础和其在充放电过程中的结构变化。在合成上,论述了合成方法和原材料对性能的影响。在循环性能上,论述了体相掺杂和表面相掺杂两种改善循环性能的方法。     

尖晶石型锰酸锂性能改善方法

尖晶石型锰酸锂是非常有发展前景的锂电正极材料,叙述了改善尖晶石型锰酸锂电化学性能及加工性能的方法,包括优化其粒度分布、降低杂质含量、控制一次晶粒及整体颗粒形貌、元素掺杂、表面改性以及制备方法优化等。     

LiMn2O4正极材料中锰的价态分析

研究了采用计算法测定锂离子电池正极材料LiMn2O4中锰的价态的方法及测定条件。用过硫酸铵将低价锰氧化成MnO-4,以硫酸亚铁铵作滴定剂测定锰的总含量;同样以硫酸亚铁铵作滴定剂测定Mn3 和Mn4 的含量;再用乙酰丙酮作络合剂,在Mn3 存在的条件,准确测定Mn4 的含量,通过计算得出其中Mn2 、Mn3 和Mn4 各自含量,并且研究了烧结温度与锰的价态变化关系。本法对锂离子电池正极材料LiMn2O4研制有一定的指导作用。