锂离子电池正极材料LiMn2O4掺杂及对其性能的影响

综述了近年来掺杂锂离子正极材料尖晶石LiMn2O4的元素及方法，阐述了在锂离子正极材料LiMn2O4中掺杂钴、铬、镍、铝、稀土、钒后对材料性能的影响．结果表明，掺杂均不同程度地改善材料的循环稳定性，但对容量大都产生不利影响．     

纳米LiMn1.90Cr0.05Ni0.05O4的制备

以硝酸锂、硝酸锰、硝酸铬和硝酸镍为原料,柠檬酸作为络合剂采用溶胶-凝胶法获得前驱体,将前驱体在空气气氛中焙烧制备了纳米LiMn1.90Cr0.05Ni0.05O4．采用DTA-TG对前驱体的热分解行为进行了研究,用XRD考察了合成产物的结构和纯度,用SEM对合成产物进行了形貌观察和尺寸测量．试验结果表明：经300℃预处理,450℃焙烧获得的尖晶石结构LiMn1.90Cr0.05Ni0.05O4相纯度高,而随着温度的升高产物中杂质相含量增加;合成产物的粒度和晶格常数随温度升高而增加,晶格畸变随温度升高而减小;300℃预处理后450℃焙烧合成产物的形貌呈球形,颗粒尺寸在40nm左右且分布均匀．     

二次锂离子电池的正极材料LiMn2O4的制备和性能研究

叙述尖晶石型LiMn2 O4正极材料的高温固相制备方法 ,分析合成条件对其性能的影响 ,通过XRD、SEM、ICP等方法 ,研究合成材料的结构、组分及电化学性能。     

液相法制备LiMn2O4及掺杂研究

以LiNO3,Mn(NO3)2和弱有机酸为原料，将其按一定比例混合，先天低温蒸干水分，再在250℃加热1h，得到黑色前驱物粉末；将前驱物在650－800℃焙烧10－20h便可得到LiMn2O4晶体；此外，研究了生产LiMn2O4晶体过程中温度及添加Ni,Co,Al对LiMn2O4晶化程度和结晶结构的影响。研究结果表明：利用液相法可以使反应物充分反应，能够得到晶形完整、结晶度高的尖晶石型LiMn2O4；并通过该液相法能更均匀掺杂，得到晶粒粒径更小的掺杂Ni,Co,Al型LiMxMn2-xO4。     

尖晶石LiMn2O4的容量衰减与性能改进

尖晶石LiMn2O4是制作锂离子电池正极的很有希望的材料。但研究中发现,LiMn2O4在高温下和循环过程中,存在着容量衰减现象。它是目前制约尖晶石LiMn2O4走向商品化生产的关键性因素。综述了LiMn2O4容量衰减的原因和抑制措施,分析出容量衰减的原因,主要包括活性物质的化学稳定性和LiMn2O4结构稳定性两个方面。其中HF造成的锰的溶解是主要原因。采取掺杂富锂核与富锂相结合的措施,可以有效地抑制LiMn2O4的容量衰减,改善其循环性能。     

锂离子二次电池LiMn2O4正极材料的研究

采用碳酸锂和电解二氧化锰为原料,通过高温合成法研究了不同合成条件对反应产物ＬｉＭｎ２Ｏ４结构,性能的影响,并对ＬｉＭｎ２Ｏ４中Ｌｉ离了非化学计量本比做了研究。结果表明,合成前研磨时间越长,所需合成的时间越短,合成最佳温度为７５０℃;随着锂离子量ｎ的增另,ＬｉｎＭｎ２Ｏ４的晶格常数减小,１≤ｎ≤１．１时合成产物结构最完整 、     

高能量密度LiMn_2O_4微球的制备及其电化学性能研究

采用控制结晶法制备的球形MnCO3前驱体与Li2CO3在高温煅烧条件下进行固相反应合成了高能量密度尖晶石型LiMn2O4微球。通过扫描电子显微镜对不同反应时间形成的球形MnCO3产物观察表明,球形MnCO3前驱体是由许多小粒子通过静电作用力组装而成的球形微米二次粒子,其形成经历了一个成核-聚结的过程。球形MnCO3前驱体经高温锂化后可以直接获得高振实密度的LiMn2O4微球(1.8g·cm-3),煅烧前后形貌未发生明显改变。LiMn2O4微球在常温和高温(55℃)条件下的电化学性能测试表明,在0.5C(1C=148mA·g-1)倍率时,常温下的首次充放电比容量分别为117.3和116.0mAh·g-1,充放电能量密度分别为480.8和462.0 Wh·kg-1,50次循环后的放电能量密度保持率为98.8%;高温下的首次充放电比容量分别为119.6和115.6mAh·g-1,充放电能量密度分别为487.6和462.9 Wh·kg-1,50次循环后的放电能量密度保持率仍达到92.3%。     

Electrochemical Characterization of Surface-modified LiMn2O4 Cathode Materials for Li-ion Batteries

To improve the performance, the surface of 12Mn2O4 was coated with very fine MgO , Al2O3 and ZnO by solgel method, respectively. The structure and morphology of the coated materials were investigated by X-ray diffraction （ XRD ）, X-ray photoelectron spectroscopy （ XPS ） and scanning electron microscopy （SEM）. The charge and discharge performance of uncoated and surfnce modified 12Mn2O4 spinel at 25℃ and 55 ℃ were tested, using a voltage window of 3.0-4.35 V and a current deasity of 0. 1 C rate. There is a slight decrease in the initial discharge capacity relative to that of uncoated UMn2 O4, bat the cycle ability of 12 12Mn2O4 coated by metal-oxide has remarkably been improved. The EIS measuremeuts of uncoated and Al2O3 -coated 12Mn2O4 were carried out by a model 273 A potentiostatl galvanistat controUed by a computer using M270 software, and using a freqnency response analyzer （ Zsimpwin ） combined with a potentiostate （ PAR 273）. Coaseqnently, the reason for the improved cycle properties is that the surface modification reduces the dissolution of Mn , which results from the suppression of the electrolyte decomposition, and suppresses the formation of passivation film that acts as an electronic insulating layer. In conclusion, the use of surface modification is an effective way to improve the electrochemical performance of 12Mn2O4 cathode material for lithium batteries.     

Structure characteristics and electrochemical properties of LiMn2O4 modified by LiCoO2

In order to improve the cycle performance of LiMn2O4, the modified LiMn2O4 was prepared by solid-state reactions using LiMn2O4 and LiCoO2 as precursors. XRD and EDS were used to study the structure properties of the modified LiMn2O4. The electrochemical properties of the modified LiMn2O4 were also investigated, The results show that Li and Co atoms could insert into the LiMn2O4 crystal lattice and a newly formed spinel phase, modified LiMn2O4 was obtained. The modified LiMn2O4 exhibits excellent cycle ability at room and elevated temperatures compared to pure LiMn2O4. The improved electrochemical stability of the modified LiMn2O4 attributes to the entrance of Li and Co ions inserted into the spinel crystal structure.     

薄膜LiMn2O4阴极制备研究进展

尖晶石状LiMn2O4是制备高能量密度的锂离子电池的一种很有发展前景的阴极材料。评论了近年来制备薄膜阴极的方法,包括化学酸基溶解法、溶胶-凝胶法、激光焙烧法、增强型等离子体化学气相淀积法、脉冲激光法、电子束喷射沉积法和射频磁控溅射法。着重分析了能够和IC、MEMS工艺良好集成的射频磁控溅射的方法,提出了工艺路线,并规划了下一步工作。     

Structure and Electrochemical Properties of LiMn_2O_(4-x)F_x

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｃｅｎｔｌｙ ,ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｆｏｃｕｓｅｄｏｎＬｉＭｎ2 Ｏ4 ａｓｃａｔｈｏｄｅｃａｎｄｉｄａｔｅｓｔｏｒｅｐｌａｃｅｅｘｐｅｎｓｉｖｅＬｉ ＣｏＯ2 ｆｏｒＬｉ ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ ,ｂｅｃａｕｓｅｉｔｉｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｒｉｅｎｄ ｌｙ .Ｉｔｓｐｏｏｒｃｙｃｌｅａｌｉｌｉｔｙ ,ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｉｓａｇｒｅａｔｏｂｓｔａｃｌｅｔｏｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ .Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｆａｔａｌｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎ…     

二次氧化-沉淀法分离LiMn2O4中的锂和锰

以（NH4）2S2O8为氧化剂，采用二次氧化－沉淀法分离LiMn2O4中的锂和锰，分别得到了纯度为98.02%的Li2CO3和99.88%的MnO2，其元素的回收率分别达到88.95%和96.08%。反应的最佳条件为pH值为9-12，体系煮佛10min，沉淀汾离后，母液中的Li^ 用饱和（NH4）2CO3进行沉淀回收。     

凝胶燃烧法合成尖晶石LiMn2O4粉体及其表征

以丙氨酸和水杨酸为络合剂和燃料,采用凝胶燃烧法制备了锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4粉体.对凝胶前驱体及烧结产品进行了TG-DTA、XRD分析;通过循环伏安、交流阻抗及充放电测试对该产品的电极过程动力学性质及充放电性能进行了表征.结果表明,该方法烧结温度低、时间短,制备的产品为纯相尖晶石结构;不同电位下溶液电阻、膜电容均保持稳定,Li 扩散系数为10-12～10-10 cm2/s.该材料具有较好的充放电性能.     

微波合成LiMn2O4正极材料及其电化学性能的研究

本文以Li2CO3 、MnO2为原料,采用微波热处理合成锂离子电池正极材料LiMn2O4,研究了热处理温度,Li/Mn摩尔比对产物结构和电化学性能的影响,同时研究了微波热处理和传统热处理两种加热方式的差别.通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、恒电流充放电测试分别对产物的结构、形貌及电化学性能进行表征,结果表明：采用微波法在750℃保温15 min,快速地制备出尖晶石型LiMn2O4,纯度高,尺寸分布均匀,约100-300 nm;于0.1C倍率下,以微波法制备的正极材料首次放电比容量可达112.38 mA·h/g,1C倍率充放电50次循环后,容量保持率为91.6％;以传统方法制备的正极材料0.1C倍率下首次放电比容量为94.07 mA·h/g,1C倍率充放电50次循环后,容量保持率为71.4％     

尖晶石型锰酸锂制备及其电化学性能

锰酸锂被认为是取代商品锂离子电池正极材料的LiCoO2候选材料.以二氧化锰、醋酸锰及氢氧化锂为原料,蒸馏水为分散剂,在空气气氛下进行分段烧结,控制烧结温度和时间,制备了锂离子电池正极材料锰酸锂.用X射线衍射仪,电子扫描电镜对产物的结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制得正极材料为尖晶石型锰酸锂,结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀,首次放电比容量为117.3 mAh/g(0.5 mA/cm2,2.8~4.4 V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.9 mAh/g,不可逆容量损失为9.4 mAh/g,比容量保持率为92.0%.得到了很好的综合电化学性能.     

Capacity fading of spinel LiMn_2O_4 during cycling at elevated temperature

A normal spinel LiMn2O4 as cathode material for lithium-ion cells was cycled galvanostatically (0.2C) at 55℃. To determine the contribution of each voltage plateau to the total capacity fading of the cathode upon repeated cycling, the capacities in each plateau were separated by differentiation of voltage vs. capacity. The results show that the capacity fading in the upper voltage plateau is more rapidly than that in the lower during discharging, while in charging process, it fades slower than that in the lower voltage range. The increased capacity shift and aggravated self-discharge/electrolyte oxidation during discharging contribute to a high fading rate in the upper step. Capacity shift also takes place during charging process, which again enhancing the fading rate of the lower voltage plateau. An increase in capacity shift, as a result of an increase in polarization of the cell, plays a major role in determining the fading rate in each voltage plateau, further reflecting the thickening of the passivatio     

以Mn3O4为锰源合成高性能LiMn2O4正极材料

以Mn3O4为锰源,采用固相反应法,在较低的温度(650℃)制得尖晶石LiMn2O4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安和恒流充放电等技术对其相组成、微结构和电化学性能进行表征。结果表明该正极材料结晶良好,一次粒径约为150 nm。它的电化学性能,尤其是循环性能,明显优越于在较高温度合成的LiMn2O4。在电流密度为74 mA?g-1时,测得比容量为128 mAh?g-1,在1 480 mA?g-1时,比容量为105 mAh?g-1;在室温、148 mA?g-1充放电200次循环后,容量保持率为93%。