二元掺杂LiMn2O4正极材料的研究

采用高温固相法合成了二元掺杂的锂离子电池正极材料LiMxM'yMn2-x-yO4(M=Al,Ni,Co;M'=La,Sm;x=0.01,0.02,0.08;y=0.01,0.02).使用XRD和SEM分析了正极材料的结构和形貌,结果表明:材料具有良好的尖晶石型结构,颗粒分布均匀;充放电测试表明:掺杂不同元素对LiMn2O4电化学性能影响很大;相对其他正极材料,LiCo0.08La0.02Mn1.90O4在3.0～4.3 V电压区间内具有最好的电化学性能,首次放电比容量达120 mAh/g,50次循环后的放电比容量为109 mAh/g,容量衰减率为7%.     

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。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4掺钒的研究

采用低温液相碳酸盐法合成了掺杂钒的Li-Mn-O正极材料.X射线衍射分析表明当掺钒量小于20%,合成的电极材料Li-V-Mn-O仍能保持LiMn2O4的尖晶石结构,当掺钒量超过20%则合成产物中不含尖晶石结构的LiMn2O4.循环伏安和恒电流充放电实验证实掺杂钒可改善Li-Mn-O正极材料电化学反应的可逆性,并提高其比容量;掺钒量大于10%时,合成产物中出现杂质相导致电极材料电化学性能下降.     

尖晶石LiMn2O4正极材料的表面改性

用CoO1 x/SiO2对尖晶石正极材料LiMn2O4进行了包覆,对包覆尖晶石LiMn2O4的电化学性能进行了研究,结果表明:CoO1 x/SiO2包覆LiMn2O4在3.0~4.4 V呈现出稳定的循环性能。CoO1 x/SiO2包覆LiMn2O4电池在20℃下循环100次,容量下降11%;在50℃下循环250次,容量下降25%。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4的研究进展

从制备方法、比容量、循环性能、高温性能等几方面对近年来有关LiMn2 O4尖晶石的研究作了综述。烧结温度、氧分压及冷却速度是影响高温固相反应产品性能的关键因素 ,软化学合成方法具有一些固有的优点 ;合成高n(Li)∶n(Mn)比的Li1 +xMn2 O4、对LiMn2 O4进行化学嵌锂、或同时利用 3V +4V两个平台的容量可以提高比容量 ;以低价金属离子掺杂、阴 /阳离子同时掺杂、或合成非整比化合物可以改善循环性能 ;过渡金属的掺杂还将改变充放电曲线 ,导致容量向高电位区转移 ;锰的溶解及其引起的结构变化是导致高温下锂锰尖晶石容量衰减的原因。     

锂离子蓄电池材料LiMn2O4的循环性能和结构关系

LiMn2O4的XRD衍射谱中,(311)、(400)衍射峰强度比变化和Li离子、Mn离子在结构中位置变化有关,而Li和Mn的位置直接影响锂离子蓄电池的充放电循环性能.所以从(311)、(400)衍射峰的强度变化可以推知以LiMn2O4为正极的锂离子蓄电池循环性能变化.     

温度对LiMn2O4正极材料嵌锂动力学的影响

采用传统方法成功制备了LiMn2O4正极材料,并利用微分电容和电化学阻抗谱研究了储存温度对LiMn2O4正极材料锂离子嵌脱动力学的影响。微分电容曲线表明LiMn2O4中锂离子的两步嵌脱机制是完全不同的。电化学阻抗谱表明,随着储存温度的升高,Li+在电极活性物质中的扩散变得困难,从而导致电荷转移电阻迅速增大。     

LiFe1-x MnxPO4正极材料的合成及结构与性能

采用高温固相法、优化操作后合成出LiFe1!xMnxPO4复合正极材料,利用X射线衍射(XRD)分析其结构,扫描电镜(SEM)观察其形貌,恒电流法测定其电化学性能。研究结果表明:合成所得LiFe1!xMnxPO4材料为单一橄榄石型晶体结构,晶型完整、杂相少;对比室温下不同倍率充放电结果发现,LiFe0.8Mn0.2PO4具有较好的电化学性能,在0.5C倍率下首次放电比容量达到134.7mAh/g,循环30次后比容量为127.3mAh/g,循环可逆性能良好。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4--包覆LiCoO2对LiMn2O4循环性能的影响

将LiMn2O4置于LiAc和CoAc2的混合溶液中,缓慢蒸干溶液,煅烧后获得了包覆LiCoO2的LiMn2O4材料。通过电化学测试研究了钴的包覆量、煅烧温度、煅烧时间对包覆LiCoO2的LiMn2O4材料循环性能的影响,并比较了包覆Li CoO2前后,LiMn2O4材料分别在常温和高温环境下循环性能的差异。实验结果表明,在LiMn2O4的表面包覆LiCoO2,可以使LiMn2O4在常温和高温环境下获得良好的循环性能。     

Ni-Zn共掺LiMn2O4正极材料的制备及电化学性能

利用固相燃烧法制备了Ni-Zn共掺的LiNi0.03Zn0.02Mn1.95O4正极材料.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪等对材料的结构、形貌和元素价态进行分析,并且通过一系列电化学测试对材料的电化学性能进行分析.结果表明:合成的LiNi0.03Zn0.02Mn1.95O4正极材料具...     

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%.     

草酸盐共沉淀法制备LiMn0.75 Fe0.2 Ni0.05 PO4/C

用草酸盐共沉淀法制备草酸盐前驱体Mn0.75 Fe0.2Ni0.05 C2 O4·2H2O,然后与Li2C03混合,通过碳热还原法制备正极材料LiMn0.75 Fe0.2 Ni0.05PO4/C.制备的LiMn0.75Fe0.2Ni0.05PO4/C晶型完整,颗粒尺寸小于100nm,碳含量为6.5％.在3.0～4.5V循环,0.1C首次放电比容量达到139.6 mAh/g,循环60次的容量保持率为94％,2.0C放电比容量为122.2 mAh/g.在高温(55℃)下,0.1C、4.0C放电比容量分为150.0 mAh/g、127.8 mAh/g.     

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%.     

氢氧化锰氧化法制备锰酸锂前驱体的研究

研究了以空气、氧气、双氧水、高锰酸钾作氧化剂,以氢氧化锰为锰源,通过氢氧化锰氧化法实现了在常压水溶液中合成锰酸锂前驱体的反应,探明了其形成机理.氧化剂氧化能力的强弱对氧化嵌锂具有重要影响;对于高锰酸钾,适当提高温度和合适的锂离子浓度有利于氧化嵌锂.该方法制备的锰酸锂,均匀性明显提高,微观组分差异基本消除,对推动我国锂离子电池正极材料产业的发展具有促进作用.     

基于尖晶石锰酸锂混合材料的应用

研究了尖晶石锰酸锂和钴酸锂混合正极材料在锂离子电池中的应用.在保持锰酸锂与钴酸锂质量比1:1不变的情况下,对使用该体系的锂离子电池的初始性能、循环性能、过充电性能、60℃荷电保持7 d及不同温度放电性能等进行了测试,并与使用纯钴酸锂体系的电池做了比较.结果表明:混合材料满足锂离子电池的要求.     

锰掺杂对LiNi0.7Co0.3O2结构和电化学性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.7Co0.3-xMnxO2(0≤x≤0.15)的前驱体.用XRD、XPS、SEM和恒流充放电法对最终产物的结构和电化学性能进行了研究.随着锰含量的增加,产物的晶胞参数变大,层状结构的有序性减弱.当0.02≤x≤0.07时,LiNi0.7Co0.3-xMnxO2的首次放电比容量(175～189 mAh/g)与30次循环后的容量保持率(》92%)均优于空白样品LiNi0.7Co0.3O2(170 mAh/g,86%).LiNi0.7Co0.25Mn0.05O2的首次放电比容量(189 mAh/g)最高,30次循环后的容量保持率为94%.实验结果表明,少量锰的掺杂能有效地提高材料的循环稳定性和可逆容量.     

尖晶石型锰酸锂掺镍研究进展

对尖晶石型LiNixMn2-xO4,尤其是LiNi0.5Mn1.5O4的研究进展进行了综述。以溶胶-凝胶法、超声波溅射法、熔盐烧结法和湿化学法等制得的LiNi0.5Mn1.5O4,具有较高的放电容量(>130 mAh/g)和较好的循环性能(50次循环后,容量保持率≥95%)。     

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%.