LiMn2L(Ac)2热分解制备的尖晶石LiMn2O4及其电化学性能

通过XRD、SEM及电化学测试等手段研究了前驱体LiMn2L(Ac)2(L为柠檬酸根)的焙烧工艺条件对尖晶石LiMn2O4产物的结构、形貌及电化学性能的影响.结果表明:提高前驱体的焙烧温度有利于获得晶相结构、微观形貌及电化学性能均较好的LiMn2O4样品.在500℃焙烧2 h再于750℃下保温8～16 h的分段焙烧工艺所得样品的初始容量达到126.0 mAh/g,循环50次后容量衰减了14.5%.     

水热合成锂离子正极材料LiMn2O4

将水热合成引入到Pechini方法制得了尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4，此方法不但节省原料，而且工艺简单易行。讨论了煅烧温度、粒度和比表面积因素对LiMn2O4电化学性能的影响。结果表明：在煅烧温度为650℃时，晶化完全，粒子尺寸适中，初始容量为122mAh／g。     

Al-Ni掺杂改性LiMn2O4正极材料合成及电化学性能

采用固相燃烧法快速合成了单晶多面体LiAl0.08Ni0.03Mn1.89O4 (LANMO)锂离子电池正极材料,其单晶颗粒暴露面包含{111}、{110}和{100}晶面。研究结果表明,LANMO材料为单相尖晶石型结构,属于Fd3m空间群,结晶性好,颗粒尺寸200-300 nm。在1 C和5 C倍率下LANMO的初始放电比容量分别为110.6和96 mAh·g-1,循环1000次后容量保持率都达到70%以上;在高温(55 ℃)1 C条件下,LANMO材料也具有114.2 mAh·g-1初始放电比容量,表现出优良的电化学性能。动力学性能测试表明,LANMO样品有较高的Li+离子扩散系数1.58×10-11 cm2·s-1和较低的表观活化能23.89 kJ?mol-1。Al-Ni协同改性提高了单晶多面体尖晶石型LiMn2O4材料的晶体结构稳定性,有效抑制了Jahn-Teller效应及降低Mn溶解和增加Li+扩散通道,增大了Li+扩散速率和电极可逆性,提升了其倍率性能和循环寿命。     

尖晶石LiMn2O4薄膜的溶胶-凝胶制备

以柠檬酸为螯合剂，与硝酸锂和硝酸锰形成均匀稳定的溶胶，采用旋转涂布（Dip—coating）技术在不锈钢或单晶硅基片上沉积LiMn204正极薄膜，考察了升温速率、退火温度等对其形貌、组成以及结构影响。结果表明：随着退火温度降低以及升温速率的减小，薄膜的表面均匀性增加；在升温速率1℃／min，700℃时退火2h获得了与基片结合性能良好、表面均匀、无裂缝、无剥落现象的具有尖晶石结构的纳米LiMn2O4薄膜，有望作为阴极材料用于全固态薄膜锂离子电池。     

低温电解法制备球形尖晶石LiMn2O4及性能研究

采用MnSO4-H2SO4混合溶液作电解液，高纯铅板作电极，控制电解池温度为0～10℃，低温电解制取球形MnO2微粒；将其用一定浓度硝酸锂溶液浸渍，经过520℃低温合成、760℃高温结晶获得球径较为均一的球形尖晶石锰酸锂锂离子电池正极材料。通过XRD和SEM对其进行了相结构表征和表面形貌观察。组装试验电池，测得材料初始容量约为105mAh·g^-1，6次循环放电后循环过程趋于稳定，第30次循环充电容量保持在98．1mAh·g^-1，放电容量保持在95．0mAh·g^-1，表现出良好的充放电循环性能。     

尖晶石LiMn2O4和LiCoO2与电解液的相容性

研究锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4和LiCoO2与6种电解液充、放电时的相容性。用X射线衍射检测自制的LiCoO2试样和尖晶石LiMn2O4试样的结构；用粉末微电极循环伏安法测定6种电解液在导电剂乙炔黑表面的氧化电位；将制得的尖晶石LiMn2O4试样和LiCoO2试样在上述电解液中进行恒电流充放电实验。结果表明：充电至高电位3．3～4．3V（vs Li／Li^＋）时，如果正极活性材料表面与电解液发生不可逆反应并在其上覆盖一薄层电子不可导的钝化膜，则将导致活性材料的充、放电效率降低，放电容量减少，即正极活性材料与电解液的相容性差；反之，则相容性好；尖晶石LiMn2O4与上述6种电解液的相容性都很好，普适性强；LiCoO2与上述6种电解液的相容性差别较大，呈选择性。     

Synthesis and character of spinel LiMn2O4

1　INTRODUCTIONTheincreasingconcernsonportableelectricele mentsdemandmoreandmoreelectrochemicalener gy .Countriesallovertheworldhaveputlargequan tityofmanuallabors ,materialresourcesandfinancialresourcesonbasicresearchanddevelopmentonnewtypeofrechargeablebatteries[1,2 ] .However ,thisnewtypeofbatteriesisbasedonstudyinganddevel opingperfectperformanceofmaterials ,especiallyonmaterialsofthelithiumbatteries.LixMn2 O4 cathodematerialshavebeenwidelystudiedoverthelasttwodecadesasapotentialcand…     

影响锂离子电池正极材料LiMn2O4性能的因素

介绍了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法，并以柠檬酸体系溶胶一凝胶法合成LiMn2O4为例，从溶液pH值及含水量、Li的含量及酸与金属离子摩尔比、合成温度及时间、冷却速度及粒度等方面阐述了影响LiMn2O4性能的因素。实验表明，体系溶液最好为饱和溶液，pH值应控制在6．5左右；锂盐略为过量，柠檬酸与金属离子摩尔比为1：1。最佳烧结温度为750℃。8000℃，并合理控制冷却速率，合理控制烧结时间及烧结温度，从而控制粒子半径。     

Sol-Gel合成LiMn2O4及其锂离子脱嵌／嵌入性能与结构的研究

采用溶胶-凝胶前驱体法合成了正尖晶石结构的LiMn2O4,研究了产物的结构、性能以及最佳的制备条件.结果表明,原料的配比和干胶的焙烧温度对产物的组成、结构以及颗粒形态有重要的影响.进一步的研究表明,LiMn2O4在1.0 mol·L-1HCl中酸浸120 h可得高纯度的λ-MnO2,λ-MnO2浸锂后得到Li+与LiMn2O4所形成的固溶体Li1.01Mn2O4,其锂离子脱嵌/嵌入在结构上是可逆的.固溶体Li1.01Mn2O4的形成可提高材料的锂离子筛分性能.     

高温固相法合成尖晶石型LixMn2O4的结构及电化学性能

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电池测试系统等研究了Li/Mn(摩尔比)、合成温度、合成时间等工艺因素对LixMn2O4正极材料的相组成、形貌及电化学性能的影响.结果表明,当合成温度为1023～1223 K,合成时间为12～36 h时,所合成的LixMn2O4(x=0.98～1.05)样品具有单一的尖晶石型LiMn2O4结构,样品呈规则的球形或近球形,粒径为1～3μm.样品具有较好的室温活化特性,首次活化即达到最大放电容量118.0 mAh/g,样品的放电容量随合成时问的延长而增加、随合成温度的升高呈增后减的规律.     

Preparation and characterization of spinel LiMn2O4 nanorods as lithium-ion battery cathodes

The hydrothermal synthesis of single-crystallineβ-MnO2 nanorods and their chemical conversion into single-crystalline LiMn2O4 nanorods by a simple solid-state reaction were reported.This method has the advantages of producing pure,single-phase and crystalline nanorods.The LiMn2O4 nanorods have an diameter of about 300 nm.The discharge capacity and cyclic performance of the batteries were investigated.The LiMn2O4 nanorods show better cyclic performance with a capacity retention ratio of 86.2% after 100 cycles.Battery cyclic studies reveal that the prepared LiMn2O4 nanorods have high capacity with a first discharge capacity of 128.7 mA·h/g.     

螯合剂量和锂锰比对尖晶石LiMn2O4性能的影响

考察了螯合剂量和Li与Mn的摩尔比对尖晶石LiMn2O4结构和电化学性能的影响.结果表明:直接以PAA为螯合剂,以LiNO3和Mn(NO3)2为锂源和锰源,采用溶胶一凝胶技术合成了无杂相、分散性好、尖晶石结构完整的LiMn2O4粉体.前驱体干凝胶在烧结450℃时开始逐步形成尖晶石LiMn2O4结构.随着PAA量减少,尖晶石结构峰越来越明显;当Li与Mn的摩尔比为1.06:2,且PAA与总金属离子摩尔比为0.3:1时,PAA燃烧所放出的热量,既能满足结晶所需要的热量,又可避免杂相Mn2O3的出现;在电流密度0.1 mA/cm2,截止电压3.5～4.3V测试条件下,该材料循环性能稳定,有望成为高性能锂离子电池正极材料.     

F-掺杂LiMn2O4的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成掺杂F^-的LiMn2O4。通过XRD、SEM对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行分析与表征,测试不同F^-掺杂量的LiMn2O4在常温（20℃）、高温（55℃）下的电化学性能。结果表明：所合成的材料具有良好的尖晶石立方结构,无杂相;F^-的掺杂提高了材料的比容量,增强了材料的稳定性,改善了其在高温下的循环性能。当F^-的掺入量x由0增加到0.1时,材料的比容量由119.7 mA.h/g增加到124.9 mA.h/g,高温下充放电30个循环后容量保持率由79.4%增加到84.4%。     

Surface modification and characterization of F-Co doped spinel LiMn2O4

Spinel LiCo0.09Mn1.91O3.92F0.08 as cathode material was modified with LiCoO2 by the sol-gel method, and the crystal structure, morphology and electrochemical performance were characterized with XRD, SEM, EDS, AAS and charge-discharge test in this paper. The results show that a good clad coated on parent material can be synthesized by the sol-gel method, and the materialswith modification have perfect spinel structure. LiCo0.09Mn1.91O3.92F0.08 materials coated by LiCoO2 improve the stability of crystal structure and decrease the dissolution of Mn into electrolyte. With the LiCoO2 content increasing, the specific capacity and cycle performance of samples are improved. The capacity loss is also suppressed distinctly even at 55 ℃.     

Li-Mn-H2O系热力学分析

绘制了25.℃时Mn-H2O与Li-Mn-H2O系的ε-pH图, 并对锂离子电池用正极材料锰酸锂的湿化学制备以及溶液中锂的回收问题从热力学上进行了分析, 指出了可能的技术途径和对策; 计算发现, LiMn2O4完全或部分地占据了各种价态锰离子化合物的稳定区域, 在水溶液中的稳定性很好. 这对湿法制备LiMn2O4十分有利; 而LiMnO2的稳定性较差, 仅在溶液中维持较高锂离子浓度时才可存在. 湿法制备LiMnO2的条件较为苛刻; 对于从溶液中回收锂, 锰的固体氧化物如MnO2无疑是极佳的吸附剂, 理论上有很高的回收率. 吸附的锂宜采用提高溶液电势的方法进行氧化性解吸.     

Synthesis and characterization of CoFe2O4 nanoparticles

The reverse microemulsion composition consisting of 37.0% cyclohexane, 26.0% surfactant （TX-10 and AEO9）, 13.0% n-pentanol and 24.0% aqueous phase was investigated and chosen for the preparation of cobalt ferrite nanoparticles. Then silicon dioxide was coated onto the surface of the magnetite nanoparticles. The two kinds of nanoparticles were characterized by means of X-ray diffractometry（XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, infrared spectroscopy （IR）, and energy dispersion spectrometry （SEM-EDS）. The SEM results indicate that both nanoparticles have narrow size distribution, less agglomeration and are in the size range of 10 -60 nm. XRD patterns show that there is not any peak detected except for the peaks of CoFe2O4, and imply that the coated silicon dioxide is amorphous. IR absorption spectra of the samples show the characteristic bands of Si—O—Si group and Fe—O group. SEM-EDS indicates that the molar ratio of Fe to Si is 96.11 ： 3.89. These results prove that a thin film of SiO2 is coated on the surface of the magnetite nanoparticles. And the characterization of cobalt ferrite nanoparticles prepared by conventional precipitation method are compared.     

表面掺杂Al的球形尖晶石LiMn2O4的高温循环性能

采用控制结晶工艺合成了球形Mn3O4，通过在球形Mn3O4的表面包覆Al（OH）3，然后与LiOH一起混合焙烧制备了表面掺杂Al的尖晶石LiMn2O4。采用SEM，XRD，EDS以及电池系统测试等方法，研究了所制备材料的结构和性能。SEM分析表明：表面掺杂后，Al（OH）3均匀地包覆在颗粒表面。XRD和EDS分析表明：焙烧后，Al元素占据了Mn的位置，且颗粒表面的Al含量高于其总体的平均含量，说明Al只是在表面富集，即表面掺杂。电池测试表明：表面掺杂后，尖晶石LiMn2O4的初始充放电容量有所下降，但在高温55℃下的循环性能有显著的提高，表面掺杂6％Al的尖晶石LiMn2O4 50次循环的容量保持率从68．3％提高到79．0％。说明以Al^3＋作为掺杂离子通过表面掺杂来改善LiMn2O4的高温循环性能是有效的。