锂离子蓄电池LiMn2O4正极材料容量衰减机理分析

作为一种新型材料,锂离子蓄电池尖晶石LiMn2O4正极材料已经得到了广泛的应用,但容量衰减成为LiMn2O4商品化的主要障碍。从正极材料的溶解及相变化、电解液的分解、钝化膜的形成、过充电、集流体的腐蚀等方面介绍了影响LiMn2O4正极材料容量衰减的机理。提出了减少LiMn2O4正极材料容量衰减的几种方法,并对LiMn2O4正极材料的发展前景做出了展望。     

LiFePO4-LiMn2O4混合正极材料对电池性能的影响

通过微波反应合成具有亚微米尺寸的LiFePO4/C复合材料,并将LiFePO4/C和通过高温固相法合成的LiMn2O4按照一定的质量比均匀混合用作锂离子电池正极材料.电池充放电测试表明电池的循环性能随着LiFePO4量的增加逐渐变好,当LiFePO4与LiMn2O4的质量比在3∶2时电池具有较好的循环性能和较高的比功率.交流阻抗测试表明二者混合试用可以有效地降低电极过程的电荷传递电阻.最后分析了循环性能提高的原因.     

球磨EMD对熔融浸渍法合成锰酸锂的影响

对锰源工业电解二氧化锰(EMD)进行人工研磨或球磨处理,再以熔融浸渍法合成锰酸锂(LiMn2O4)正极材料.对制备的LiMn2O4进行SEM、XRD和电化学性能分析,考察球磨时间对EMD粒径和形貌的影响.球磨处理EMD能改善LiMn2O4的电化学性能,当球磨时间为8h时,产物的晶粒大小均匀,结晶度较高.在3.40～4....     

Mo掺杂LiMn2O4的制备及其电化学性能研究

利用高温固相合成法制备了Mo掺杂的锂离子电池正极材料LiMn2O4,并利用XRD、SEM、EIS、EDS等分析手段对其进行了表征.XRD数据表明所得到的样品具有良好的尖晶石结构;Nyquist谱图表明,掺杂钼的LiMn2O4电荷传递电阻明显减小.试验结果初步说明:Mo的掺杂是改善LiMn2O4电化学行为的有效方法之一.     

LiCoO2改性LiMn2O4的制备及性能的研究

采用高温固相法制备了改性LiMn2O4锂离子电池正极材料.利用TG-DSC、XRD、EDS和充放电测试等研究了LiCoO2的掺入对改性LiMn2O4的形成过程、结构及电化学性能的影响.结果表明:在850℃下热处理8 h,能够形成完整的尖晶石型LiMn2O4结构.当n(LiCoO2):n(LiMn2O4)为0.3时,10次循环后(55℃),改性LiMn2O4的容量保持率由LiMn2O4的89.9%提高到99.0%.     

三氧化二铝包覆锂离子电池用尖晶石锰酸锂

用液相浸渍法在尖晶石LiMn2O4表面包覆Al2O3薄膜,对包覆后的尖晶石LiMn2O4进行理化性能及电化学性能分析.Al2O3包覆层减少了尖晶石LiMn2O4与电解液的直接接触,减少了电解液对正极材料的侵蚀,改善了LiMn2O4的循环性能.以1C在2.75～4.20 V循环250次,容量保持率由包覆前的85.3％提高到包覆后的90.7％.     

不同锂锰比尖晶石型LiMn2O4的结构与电化学性能的分析

分析了系列不同锂锰比对尖晶石型LiMn2O4性能的的影响。并对样品进行TG-DTA(热重/差热分析仪)、XRD(X射线衍射光谱)、SEM(扫描电镜)与电性能测试。研究结果表明:Li∶2Mn为1.00～1.50时,都可以得到尖晶石结构的LiMn2O4;当Li∶2Mn比值为1时,LiMn2O4的晶粒单体形态表现为规则的八面体状;随Li∶2Mn比值增大,LiMn2O4晶胞轴长有变小趋势,电化学稳定性有一定增强,比容量和电循环性能均有所改善,Li∶2Mn比值约为1.04～1.05时,其电化学性能表现较好;随着锂锰比的增加,杂相也相应增加,LiMn2O4由规则粒状渐变为团块状。由于杂质相含量的增加及LiMn2O4晶格变形增强,当Li∶2Mn比大于1.2时,电化学性能也明显变差。     

MnO2形貌对LiMn2O4电化学性能的影响

用3种不同形貌的电解MnO2(EMD),采用高温固相法合成了尖晶石LiMn2O4正极材料.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)法分析了材料的结构和形貌,研究了MnO2形貌对LiMn2O4充放电性能的影响.结果表明:3种EMD均可得到纯相LiMn2O4;EMD与合成的LiMn2O4在形貌和颗粒度上具有对应性;由EMD(F)所制备的LiMn2O4(F)的首次放电比容量达到122 mAh/g,50次循环后仍保持在118 mAh/g.EMD(F)是合成LiMn2O4正极材料较理想的原料.     

尖晶石LiMn2O4的结构性能与嵌脱锂动力学探讨

采用液相法混合得到的先驱体在不同的温度进行热处理可以合成尖晶石LiMn2O4正极材料;随热处理温度的提高,点阵参数a增大,晶格畸变减小,结晶完善程度提高,容量及循环性能提高,750～850℃温度范围处理的试样其结构可能存在如下相变过程:LiMn2O4(立方相)→LiMn2O4-δ(立方相)→LiMn2O4-δ(四方相);当温度高于850℃时发生的从立方相向四方相的转变使结晶有序度反而降低,性能下降;通过电化学嵌脱锂动力学研究发现随热处理温度升高,锂离子在电极材料中的扩散系数增大。     

碳包覆尖晶石LiMn2O4的制备及电性能

以碳凝胶为添加剂,采用熔融浸渍法合成碳包覆的尖晶石型LiMn2O4。通过X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和表观形貌进行了分析,结果显示所制备的材料是纯尖晶石结构,碳包覆的LiMn2O4颗粒无团聚现象。室温下,对碳包覆的LiMn2O4进行电化学测试,结果表明:以0.5C、1C、2C倍率进行充放电测试的首次放电比容量分别为119.5、114.7、108.0mAh/g;此外,碳的包覆增强了颗粒间的导电性,减少了LiMn2O4与电解液的接触面积,抑制了Mn的溶解,提高了电池的循环稳定性。交流阻抗测试表明,碳包覆可以降低电极反应过程中的电荷转移电阻。     

尖晶石LiMn2O4的表面改性研究

研究了表面包覆TiO2的尖晶石LiMn2O4.XRD、SEM研究结果表明:经包覆处理后的材料仍为尖晶石结构,粒径均匀.电化学性能测试表明:表面包覆可很好地抑制LiMn2O4材料在电解液中Mn的溶解,提高了循环性能.经包覆处理后的样品的电化学反应阻抗增加.2%包覆量的样品的初始容量为114 mAh/g,常温下,20次循环后容量保持率为100%,100次循环后容量保持率为95%.     

LiCoO2改性LiMn2O4的结构及性能

采用固相反应法制备了尘晶石型LiMn2O4及改性LiMn2O4.利用XRD和SEM对合成产物的结构进行表征,并测试了它们的电化学性能.结果表明:用LiCoO2改性后的复合产物保持了尖晶石主体结构,随着liCoO2量的增加,Mn-O键增强,晶胞参数减小,产物的结构性能较好.以合成的改性产物为正极材料,MCMB为负极材料,组装的063048型锂离子电池循环300次后,容量保持率在80%以上.     

PTMA/LiMn2O4复合正极材料及电化学性能

介绍了用于锂离子电池的一种有机-无机复合正极材料PTMA/LiMn2O4的制备方法,报导了PTMA/LiMn2O4复合材料的循环伏安特性、交流阻抗、循环性能以及高倍率充放电特性。试验结果表明：PTMA/LiMn2O4复合正极材料具有比较优良的循环稳定性和大电流充放电性能,是一种性能优良的锂离子电池正极材料。     

LiMn2O4的结晶度对电化学性能的影响

对燃烧法制备的LiMn2O4材料的团聚体粒度、晶体粒度、晶体形貌和结晶度与电化学性能的关系进行了研究。以LiMn2O4的理论密度与实测密度的差值为依据,定量确定了LiMn2O4晶相的结晶度。结果表明:结晶度不同的材料具有明显不同的比容量和首次充放电效率。结晶度高的LiMn2O4材料首次放电比容量可达135 mAh/g,首次放电效率为92%;而结晶度相对较低的LiMn2O4材料首次放电比容量仅为104 mAh/g,首次放电效率为78%。     

锂离子电池的发展状况

国内外锂离子电池快速发展,广泛应用于家电产品.汽车面临汽油紧张和污染环境,电动车将部分解决这些问题.电动自行车已为人们接受.锂离子电池以其优良的性能,将成为电动车的主要动力源.钴酸锂由于性能好,而成为当今小型锂离子电池的主角,但世界上钴储量少,作为动力电池材料,市场前景小.锰酸锂的锰资源较多,价格比钴便宜很多,可成为动力电池的主要材料.与钴酸锂相比,锰酸锂的性能还有不足,如比容量和循环寿命较低,因此应当着重研究,改善其品质.现在锰酸锂电池已投向市场,将会促进其研究和生产,推动电动汽车进入市场.     

LiMn_2O_4正极材料高温固相合成工艺的优化

用正交实验,通过XRD、SEM及电化学性能分析,优化了锂离子电池正极材料LiMn2O4的高温固相合成工艺。对产物性能影响的顺序为:锂锰物质的量比烧结温度恒温时间。在n(Li)∶n(Mn)=0.525∶1.000、烧结温度为820℃及恒温时间为14 h时,合成的LiMn2O4的综合性能最好,尖晶石结构和表面形貌良好,1C首次放电比容量为119.0 mAh/g,第50次循环的容量保持率为95.8%。     

电动汽车用动力锂离子电池的电压特性

着眼于LiMn2O4锂离子电池和LiFePO4锂离子电池在电动汽车动力领域的应用,以4种国产动力锂离子电池为对象,对其电压特性进行了试验和研究。研究结果表明：LiMn2O4锂离子电池与LiFePO4锂离子电池的电压特性有显著差别;低温对LiFePO4锂离子电池的电压特性有显著性影响;PNGV模型适用于LiFePO4锂离子电池在动态脉冲电流工况下的电压特性仿真。     

Li-MnO_2电池新型正极材料——λ-MnO_2的合成与电化学性能研究

采用酸处理尖晶石型LiMn_2O_4的方法合成了λ-MnO_2.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流放电测试等对λ-MnO_2的结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明,合成的λ-MnO_2具有类似于LiMn2O4的尖晶石型晶体结构,形貌规则,晶粒细小,粒径分布均匀;将其作为正极材料组装成Li-MnO_2电池,以0.025 C倍率放电,得到了3.98 V和2.88 V两个放电平台,放电比容量达268 mAh/g,且其放电平台和比容量受放电倍率影响较小.     

锂离子电池正极材料掺杂Al的研究进展

综述了近年来锂离子电池正极材料(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4)掺杂Al的研究进展;着重叙述了Al掺杂量、烧结工艺对正极材料结构和性能的影响.     

掺钴LiMn2O4材料的微波模板法合成

利用微波模板法制备了尖晶石型LiMn2O4-xCoxO4(x=0、0.1、0.2和0.4)锂离子电池正极材料.利用XRD和SEM等方法对样品进行了表征,结果表明:掺杂后的材料仍是尖晶石相,掺杂Co可提高材料的尖晶石结构稳定性.电化学测试结果显示:与纯的LiMn2O4材料相比,掺杂后的材料循环性能得到提高.x=0.2为最佳值,其初始容量为112 mAh/g,40次循环后,容量衰减率为9%.