不同锰源制备尖晶石LiMn_2O_4及电化学性能研究

分别用化学二氧化锰、电解二氧化锰、MnCO_3和Mn_3O_4为锰源,通过高温固相法合成尖晶石LiMn_2O_4。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、恒电流充放电技术、交流阻抗及电位阶跃法,对合成的尖晶石LiMn_2O_4物相、形貌以及电化学性能进行检测分析。结果表明,由Mn_3O_4制备的LiMn_2O_4的X射线衍射峰强度最大且粒度较为均匀。在室温条件下,以0.2C倍率充放电循环20次,Mn_3O_4制备的LiMn_2O_4首次充放电比容量为128.3 mA·h/g,容量保持率为97.1%,优于另外三种锰源作为原料合成的尖晶石LiMn_2O_4。化学二氧化锰、电解二氧化锰、MnCO_3、Mn_3O_4合成尖晶石LiMn_2O_4电极材料的扩散系数DLi+分别为2.26×10~(-11),4.54×10~(-11),0.83×10~(-11),8.25×10~(-11)cm~2/s。     

LiAlO_2包覆尖晶石LiMn_2O_4及电化学性能研究

采用超声辅助溶液法在尖晶石Li Mn_2O_4表面包覆LiAlO_2。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电及交流阻抗技术分析合成材料的结构、粒径、形貌及电化学性能。XRD测试结果表明:LiAlO_2包覆Li Mn_2O_4与Li Mn_2O_4的X射线衍射结果相差不大,包覆后的样品仍为尖晶石结构,没有出现杂质相。室温下0.2 C充放电时,包覆0.5%、1%、3%LiAlO_2的LiMn_2O_4首次放电比容量分别为123.3、120.2 m A·h/g和118.7 m A·h/g,低于未包覆Li Mn_2O_4的125.4 m A·h/g,但在1C和5C高倍率下,包覆3%LiAl O_2的Li Mn_2O_4放电比容量分别为107.8 m A·h/g和85.6 m A·h/g,高于未包覆的104.2 m A·h/g和64.1 m A·h/g。室温下以1 C倍率循环50次后,表面包覆3%LiAlO_2的Li Mn_2O_4的容量保持率比未包覆高出2.9%。     

PPy包覆LiMn2O4作为水系锂 离子电池中的正极材料

为了提高水系锂离子电池的电化学性能,以MnCO_3和Li_2CO_3为原料,采用固相法合成了LiMn_2O_4材料,并通过化学氧化法在LiMn_2O_4材料表面包覆聚吡咯(PPy),作为水系锂离子电池的正极材料,并与作负极的活性炭组装成扣式电池,测定其电化学性能。结果表明PPy包覆之后,LiMn_2O_4的比容量从52. 97 m Ah/g提高到了75. 01 m Ah/g,首次充放电效率从87%提高到90%; LiMn_2O_4循环1000次之后,比容量衰减为86%,经过包覆之后,在1000次循环之后比容量还可以保持在91%以上。PPy包覆LiMn_2O_4不但提高了水系锂离子电池的比容量和首次充放电效率,而且提高了循环性能。     

Fe_2O_3纳米管的模拟酶活性研究及在H_2O_2检测中的应用

合成了一种具有过氧化物酶活性的新型铁系纳米材料,通过XPS、TEM确定合成的纳米材料为Fe_2O_3纳米管,可以催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)的氧化,在pH 3.5的醋酸盐缓冲液中形成蓝色产物。研究发现,Fe_2O_3纳米管的催化机理与乒乓机理相符,而模拟过氧化物酶的性能完全由Fe_2O_3纳米管而不是浸出液中的金属离子引起。建立了一种比色测定水中过氧化氢的方法。652 nm处吸光度的变化与H_2O_2浓度在1.07×10^(-6)～1.00×10(-6)～1.00×10^(-4) mol/L范围内有良好的线性关系,检出限为3.22×10(-4) mol/L范围内有良好的线性关系,检出限为3.22×10^(-7) mol/L。可为进一步发展基于纳米材料的模拟酶的应用提供参考。     

复合法制备LiMn_2O_4及最优条件的确定

以Mn(NO_3)_2为锰源,LiOH为锂源,H_2O_2为氧化剂,采用复合法制备Li Mn_2O_4,对共沉淀、水热和煅烧三个过程进行考察。结果表明,制备LiMn_2O_4的优化条件为:H_2O_2用量1.5 m L,摩尔比n(Li/Mn)=3,水热温度为170℃,反应时间为10 h,在700℃煅烧10 h,获得的LiMn_2O_4前驱体具有最稳定结构,颗粒粒径在50 nm左右,经酸洗后得到离子筛,其吸附容量达32.4 mg/g。     

复合法制备LiMn_2O_4及最优条件的确定

以Mn(NO_3)_2为锰源,LiOH为锂源,H_2O_2为氧化剂,采用复合法制备Li Mn_2O_4,对共沉淀、水热和煅烧三个过程进行考察。结果表明,制备LiMn_2O_4的优化条件为:H_2O_2用量1.5 m L,摩尔比n(Li/Mn)=3,水热温度为170℃,反应时间为10 h,在700℃煅烧10 h,获得的LiMn_2O_4前驱体具有最稳定结构,颗粒粒径在50 nm左右,经酸洗后得到离子筛,其吸附容量达32.4 mg/g。     

重质化学二氧化锰制备尖晶石锰酸锂

采用重质化学二氧化锰制备尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌和电化学分析。结果表明:采用重质化学二氧化锰与电解二氧化锰制备的LiMn2O4粉末具有相似的X射线衍射结果。采用重质化学二氧化锰制备的LiMn2O4在0.2C、0.5C、1C、2C及3C放电倍率下放电比容量分别为108.5、104.7、97.3、86.5mA·h/g和70.7mA·h/g,以电解二氧化锰为原料制备的LiMn2O4放电比容量则分别为106.1、103.4、99.1、89.2mA·h/g和75.5mA·h/g。两种原料制备的LiMn2O4在不同倍率下的比容量和充放电循环性能差别不大,采用重质化学二氧化锰制备的锰酸锂电化学性质可以达到或超过采用电解二氧化锰制备的锰酸锂。     

Ni-Cu双掺LiMn_2O_4正极材料的制备及电化学性能研究

通过简易的无焰燃烧法合成了LiMn_2O_4、LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_4和LiNi_(0.08)Cu_(0.05)Mn_(1.87)O_43种正极材料。利用XRD、SEM、恒电流充放电测试等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,所制备的3种正极材料均为立方尖晶石结构; Ni-Cu共掺杂提高了LiNi_(0.08)Cu_(0.05)Mn_(1.87)O_4材料的晶体结构稳定性,表现出比LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_4和LiMn_2O_4材料较好的倍率性能和循环寿命。在室温和1 C倍率下,LiNi_(0.08)Cu_(0.05)Mn_(1.87)O_4样品的首次比容量为104.7 m A·h/g,循环200次后的容量保持率为81.38%;在较高的倍率5 C循环1 000次后,容量保持率为68.23%;即使在高温55℃和1 C倍率下,仍可获得较高的首次放电比容量,为110.8 m A·h/g,200次循环后的容量保持率为56.23%。CV和EIS测试结果表明,LiNi_(0.08)Cu_(0.05)Mn_(1.87)O_4具有较好的循环可逆性和较小的电荷转移阻抗。     

重质化学二氧化锰制备尖晶石锰酸锂

采用重质二氧化锰制备尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌和电化学分析。结果表明：采用重质化学二氧化锰与电解二氧化锰制备的LiMn2O4粉末具有相似的X射线衍射结果。采用重质化学二氧化锰制备的LiMn2O4在0.2C、0.5C、1C、2C及3C放电倍率下放电比容量分别为108.5 mAh/g、104.7mAh/g、97.3mAh/g、86.5 mAh/g和70.7 mAh/g,以电解二氧化锰为原料制备的LiMn2O4放电比容量则分别为106.1 mAh/g、103.4mAh/g、99.1mAh/g、89.2mAh/g和75.5mAh/g。两种原料制备的LiMn2O4在不同倍率下的比容量和充放电循环性能差别不大,采用重质化学二氧化锰制备的锰酸锂电化学性质可以达到或超过采用电解二氧化锰制备的锰酸锂。     

不同二氧化锰制备尖晶石型锰酸锂的研究

分别以化学二氧化锰(CMD)和电解二氧化锰(EMD)为锰源,制备尖晶石型锰酸锂,通过X射线衍射技术对产物进行了结构分析。在相同的合成条件下,以CMD为锰源制得的锰酸锂晶型结构更加完美,电化学实验结果显示,其初始放电容量和循环性能均优于后者,CMD是合成锰酸锂的理想原料。