Cr掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料的研究进展

尖晶石型LiMn2 O4具有原料丰富、价格低廉,安全无毒等优点,因而受到研究者的广泛关注.综述了近20年来Cr掺杂尖晶石型LiMn2 O4正极材料的研究进展,包括Cr掺杂尖晶石型LiMn2 O4的机理、Cr掺杂量对LiMn2O4结构的影响、Cr单元掺杂及Cr与其他元素复合掺杂对LiMn2O4电化学性能的影响,并展望Cr...     

钛掺杂尖晶石LiMn2O4的制备及电化学性能

为解决锂离子电池正极材料LiMn2O4的容量衰减的问题,以TiO2为掺杂体采用固相法制备了LiMn2-xTixO4,并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明:制备的LiMn2-xTixO4(x≤0.1)具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,并且颗粒形貌随钛的引入得到改善.电化学测试结果显示:钛掺杂能使LiMn2O4的循环性能提高,电化学容量衰减得到抑制.其中LiMn1.995Ti0.005O4具有较好的初始比容量和高温循环性能.     

锌掺杂正极材料尖晶石LiMn_2O_4的制备及电化学性能

为改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学循环性能,以乙酸锂、乙酸锰和乙酸锌为原料,采用固相法制备了LiMn2-xZnxO4(x=0.02、0.04、0.06),并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明所制备的LiMn2-xZnxO4具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,锌的掺入细化了尖晶石颗粒,增强了Li+在固相中的扩散能力。电化学测试结果显示锌掺杂能抑制LiMn2O4的电化学容量衰减现象,使其循环性能得到显著提高。其中LiMn1.96Zn0.04O4表现出最佳的循环性能,循环20次后放电容量可保持在106.6mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiMn1.95Cr0.05O4的电化学性能

采用分段固相法合成了LiMn2O4和掺Cr的LiMn1.95Cr0.05O4电池正极材料.XRD分析证实2种材料都为尖晶石结构,但LiMn1.95Cr0.05O4有较小的晶格常数.循环伏安测试显示掺Cr增强了反应可逆性.交流阻抗测试表明,50次循环后,LiMn2O4电池的反应电阻增加了32.1%,LiMn1.95Cr0.05O4电池的反应电阻只增加21.7%,说明掺Cr可减小反应电阻的增加.     

三元掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的制备与电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了三元掺杂改性的尖晶石型锰酸锂正极材料[LiAl_xCo_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x)O_4(x=0、0.02、0.05)]。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行了表征。结果表明:掺杂后的材料仍为尖晶石结构,无杂质相。SEM结果显示合成材料具有良好的粒径分布及形貌。通过充放电测试发现,掺杂过后的材料在高温下的电化学性能有很大程度的改善。其中,LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4具有最好的电化学性能,在55℃、0.2C倍率下首次放电比容量达到128.2mAh/g,循环40次后容量保持率仍能达到95.2%。     

溶剂组成对尖晶石LiMn2O4正极材料电化学性能的影响

使用恒电流充放电和粉末微电极循环伏安方法研究了尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解质溶液中的电化学性能，结合溶剂组分和电解质溶液的理化特性,探讨了影响尖晶石LiMn2O4正极材料电化学性能的溶剂因素。研究表明，电解质溶液组分在电极导电剂表面的氧化电位是决定LiMn2O4电极在其中的电化学循环性能的重要因素。在满足一定的氧化电位的前提下，LiMn2O4初始放电容量与电解质溶液的电导率大小有关。     

Mg^2+掺杂对Li1.2Mn0.6Ni0.2O2正极材料性能的影响EI北大核心CSCD

采用燃烧合成法,制备Mg^2+掺杂的锂离子电池正极材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2。通过X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜对所制备样品分别进行物相结构和形貌表征,并测试其电化学性能。结果表明:所制备样品具有良好的六方层状结构,粉体呈类球形形貌。通过Mg^2+掺杂,能够有效提高Li1.2Mn0.6Ni0.2O2材料的首次库仑效率、循环稳定性和高倍率容量。当Mg^2+掺杂量为0.02时,电池样品表现出良好的电化学性能。     

合成温度对LiMn1.95Mg0.05O4结构与性能的影响

用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法在不同温度下合成了LiMn1.95Mg0.05O4正极材料.用X射线衍射、充放电测试以及电化学阻抗谱分析技术研究了不同合成温度对LiMn1.95Mg0.05O4结构和电化学性能的影响.结果表明:合成温度对LiMn1.95Mg0.05O4正极材料的晶相结构、电化学性能有显著影响,LiMn1.95Mg0.05O4尖晶石相的生成和长大与其合成的温度有密切的关系,合成的最佳温度为750℃;在750℃条件下合成的LiMn1.95Mg0.05O4具有较高的电化学活性和较好的晶相结构;高温合成有利于提高LiMn1.95Mg0.05O4正极材料的放电容量,低温合成有利于提高其循环性能.     

钒掺杂LiCoPO4正极材料的制备及电化学性能

采用聚乙二醇辅助的溶胶-凝胶法制备了锂离子电池复合正极材料LiCo1-xVxPO4/C(x=0、0.03和0.05).X射线衍射(XRD)表明掺杂的V进入了LiCoPO4晶格内部.扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示LiCo0.97V0.03PO4/C的粒径分布在200～700nm之间,颗粒表面包覆一层约30nm...     

溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成了不同温度下的锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05.使用X射线衍射对合成材料的结构进行了表征.考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.在750℃T烧结温度12h得到了性能较好的LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05,首次放电比容量为109.7mAh/g,50次循环后,其放电比容量仍保持在101.6mAh/g,适合作为锂离子电池的正极材料.     

不同原料对锂离子电池正极材料LiCo0.05Mn1.95O4的晶体结构及电化学性能的影响

采用高温固相法,用不同的Li(LiNO3、LiCO3、LiOH·H2O)和Mn源(CMD、MnCO3、Mn(Ac)2·4H2O、EMD)分别合成了LiCo0.05Mn1.95O4样品,并结合XRD、SEM和电化学性能测试等手段,研究了不同原料对锂离子电池正极材料LiCo0.05Mn1.95O4的晶体结构、外观形貌和电化学性能的影响.     

溶胶-凝胶法制备LiCr0.03Mn1.97O3.95F0.05及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子电池正极材料LiCr0.03Mn1.97O3.95F0.05.使用X射线衍射、扫描电子显微镜对合成材料的结构及物理性能进行了表征.将合成材料作为锂离子电池正极活性材料,考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.在750℃下烧结温度12h得到了性能较好的LiCr0.03Mn1.97O3.95F0.05,首次放电比容量为120.9mAh/g,35次循环后,其放电比容量仍保持在111.8mAh/g,适合作为锂离子电池的正极材料.     

Low temperature synthesis of LiNi0.5Mn1.5O4 spinel

Pure LiNi_0.5Mn_1.5O₄ phase was prepared by one-step solid-state reaction at 600 °C in air. TG measurement revealed that the oxygen loss occurred when the mixed precursors were heated above 700 °C. X-ray diffraction (XRD) pattern and scanning electron microscopic (SEM) image indicated that LiNi_0.5Mn_1.5O₄ has cubic spinel structure with small and homogeneous particles. Electrochemical test showed that the prepared LiNi_0.5Mn_1.5O₄ delivered up to 138 mA h g^− 1, and the capacity retained 128 mA h g^− 1 after 30 cycles.     

Mg、F共掺杂锂锰尖晶石的合成与性能研究

采用"熔融浸溃法"合成了Mg和F共掺杂的不同温度下的锂离子电池正极材料LiMn1.9Mg0.104-yFy(y=0.03、0.05、0.1);煅烧温度为700、750和800 ℃.通过XRD对样品进行测试,样品为单一尖晶石结构的物相;并用SEM对样品进行了形貌研究.当y=0.05时样品表面光滑,粒度分布范围小.用所制备的材料作为正极材料组装了模拟锂离子电池;在室温下进行恒电流充-放电性能测试,随着材料制备温度的升高,电池的初始放电容量逐渐增加,但充放电循环的容量损失也逐渐增加;而在800下℃,y=0.05时,其初始放电容量高达117 mAh/g;60次充-放电循环后,容量保持其初始容量的83%,该材料具有高的放电容量和优良的循环性能.     

Fabrication and electrochemical characterization of a novel spinel Li2Ni0.5Mn1.5O4 cathode coated with conductive glass for Lithium-ions batteries

A new spinel Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄ (LNMO) cathode reported in our previous work displays high initial specific capacity (260.4 mAh g^?1) and good coulombic efficiency (92.2%), but suffers from low capacity retention of 80.2% after 50 cycles. In this paper, Li₂O-0.2B₂O₃-1.8SiO₂ (LBSO) glass phase surface modification is adopted to promote the electrochemical performance of LNMO. LBSO layer coated on the surface of LNMO cathode, as confirmed by SEM and HRTEM observation, can effectively prevent the cathode from dissolving in the electrolyte, therefore suppresses the increase in resistance and the degradation in Li-ions diffusion. Consequently, the electrochemical properties of the surface modified cathode material are improved. The initial specific capacity of 0.3 wt% LBSO coated LNMO is kept as 263 mAh g^?1 with coulombic efficiency of 95%. Notably, the capacity retention after 100 cycles is improved from 69% to 83% by a comparison between the pristine and coated samples. Moreover, the coated cathode exhibits good rate performance, giving high specific capacity of 142 mAh g^?1 even at a current density of 5C. All the results presented above suggest high potential for the material as candidate cathode for high energy density batteries.