锂离子电池正极材料研究动态

综述了近几年发展起来的一些锂离子电池正极材料，主要包括LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiMn2O4及锂钒氧化物等。重点介绍了锂锰氧化物的性能、制备及其改性等，并对纳米电极材料和其他正极材料的发展情况作了简要介绍。     

溶胶凝胶法锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备及表征

研究了以氢氧化锂和醋酸锰为原料 ,用溶胶—凝胶法制备作为锂离子二次电池的正极材料的Liy Crx Mn2 -x O4 ( x=0 .0 5,0 .0 8,0 .1 2 ;y=1 .0 0 ,1 .0 5,1 .1 0 )。用 X射线衍射法对样品进行分析 ,证实其结构仍然是尖晶石结构。实验结果显示 ,对于尖晶石 Li1.0 5Cr0 .0 5Mn1.95O4 的最佳热合成温度是750℃ ,而合成 Liy Crx Mn2 -x O4 样品的晶体学参数和电化学性能在很大程度上受锂和铬的含量的影响。综合考虑循环寿命和容量密度 ,Li1.0 5Cr0 .0 5Mn1.95O4 的性能最好。循环性能的改善主要是因为掺杂后结构更稳定。     

锂锰新型电池材料的研究与开发现状

介绍了作为锂离子电池正极材料的锂锰氧化物的组成、结构和性能，并对其一般制法作了简单介绍，指出了锂锰氧化物材料的一些缺点及今后应进一步开发研究的方向。     

锂离子电池高电位正极材料的研究进展

综述了近年来有关高电位正极材料LiMxMn2-xO4和Li2MxMn4-xO8及LiMxV2-xO4(M代表过渡金属)的研究进展。过渡金属M的氧化是产生5V电位的原因。除容量很低的LiMxMn2-xO4外，随着M含量的增加，5V平台的容量增加，4V平台的容量下降。为了得到性能优良的高电位正极材料，需进一步提高电解质的稳定性和解决因析氧引起的安全问题，驾驶对5V平台的电化学反应机理和制备工艺-结构-电化学性能间的规律的研究。     

溶胶凝胶法锂离子电池正要材料LiMn2O4的制备及表征

研究了以氢氧化锂和醋酸锰为原料,用溶胶－凝胶法制备作为锂离子二次电池的正极材料的LiyCrxMn2-xO4(x=0.05,0.08,0.12;y=1.00,1.05,1.10)。用X射线衍射法对样品进行分析,证实其结构仍然是尖晶石结构。实验结果显示,对于尖晶石Li0.05Cr05Mn1.95O4的最佳热合成温度是750℃,而合成LiyCrxMn2-xO4样品的晶体学参数和电化不性能在很大程度上受锂和铬的含量的影响。综合考虑循环寿命和容量密度,Li1.05Cr0.05Mn1.95O4的性能最好,循环的改善主要是因为掺杂后结构更稳定。     

Mg和Na共掺杂对富锂正极材料结构和电性能影响研究

采用溶胶—凝胶法制备了Na和Mg共掺杂的无钴富锂锰基正极材料,通过透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、充放电测试仪和电化学工作站对所制备样品的形貌、结构和电化学性能进行了测试。结果表明,所有样品颗粒大小约100nm,呈近似球形,样品均无杂相峰出现,都具有良好的层状结构,Na~+和Mg~(2+)对Ni和Mn离子的氧化状态没有影响。LNi018具有最好的电化学性能,初始放电容量为225.5mAh/g,库伦效率为78.0%,循环250周后容量保持率为83.1%。LNi018样品中Ni含量相对于其它样品较少,Ni ~(2+)和Mg~(2+)的价态相同,离子半径近似(Ni ~(2+)6.9nm,Mg~(2+)7.2nm),在晶格中Mg~(2+)取代了Ni~(2+)的位置,同时较大半径的Na~+(10.2nm)增大锂层间距,使晶体结构在充放电循环过程中更加稳定,因而能保持较高的放电电压和容量。     

过量锂尖晶石锂锰氧化物的结构与电化学行为

研究了过量锂锰氧化物,合成产品的结构和电化学性能,XRD结果表明,合成产品Li1 xMn2O4仍属于尖晶石结构,过量的锂进入尖晶石八面体位置。随着尖晶石八面体中锂量的增加,样品的晶胞常数减小,晶体体积收缩,循环伏安实验结果表明,过量锂尖晶石锂锰氧化物仍然保持原来的两步脱嵌锂离子过程,恒电流充放电结果表明,初始容量变化不大,稳定性提高,锂含量为1．03时,容量最高,稳定性最好。     

锂离子电池正极材料的制备研究现状

叙述了锂离子电池正极材料LiC0O2、LiNiO2：LiMn2O4及锂钒氧化物的合成方法；概述了铝、镍、钛等某些掺杂元素对LiC0O2、LiNiO2、LiMn2O4、锂钒氧化物的容量和循环性能影响。通过对LiC0O2、LiNiO2、LiMn2O4及锂钒氧化物的结构、充放电容量等性能分析和合成原料成本的分析，认为LiMn2O4及锂钒氧化物有望成为新一代优良的锂离子电池正极材料。     

充放电过程中LiMn2O4的电压模型研究

为了得到LiMn2O4的电压模型，用修正的Frumkimn方程研究了LiMn2O4的电压行为。修正的Frumkimn方程能较好描述LiMn2O4的充放电过程，其中程电位和相互作用参数与晶格常数呈对数线性关系。     

尖晶石LixMn2O4结构的不稳定性及可能对策

描述了锂离子电池用正极活性物质尖晶石锂锰氧化物锂离子嵌入和脱嵌的三维晶体结构;讨论了这种结构经充放电后不稳定的主要原因;介绍了稳定尖晶石锂锰氧化物结构的几种可能方法。     

氧气气氛下氧在LiMn2O4中的脱嵌研究

用热重／差热(TG／DTA)和X射线衍射(XRD)研究了氧气中加热和冷却过程中LiMn2O4体系的重量和组成结构的变化。TG实验说明在室温到1373K内加热和冷却时，LiMn2O4中的氧能可逆地脱出和嵌入，且降低冷却速率有利于氧的嵌入。     

锂离子电池正极材料Li_3V_(2-2x)/3Mg_x(PO_4)_3/C的制备及电性能研究

本文主要通过水热法制备了锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mgx(PO4)3/C,并研究了掺杂金属元素Mg对Li3V2(PO4)3晶体结构和电性能的影响。结果表明,当Mg含量x=0.45(质量分数,下同)时,且在温度为750℃焙烧6 h的条件下所制备的样品具有较好的晶体结构、微观形貌和电化学性能。镁掺杂量在一定范围内变化不会影响磷酸钒锂本身的单斜结构。在3.0~4.8 V、0.1 C倍率下,Li3V1.70Mg0.45(PO4)3/C复合材料首次放电比容量高达154.4 mAh·g-1,首次库伦效率为94.32%,在不同倍率下循环25次之后的容量依然可以达到112.8 mAh·g-1。掺杂镁的样品与未掺杂的样品相比,容量和循环倍率性能均有了很大程度的提高。     

氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学

为了得到氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学方程，用TG、XRD和H—E积分方程研究氧在其分解产物中的嵌入过程。1373～1243K的嵌氧反应为3LiMnO2 Mn3O4 (1—3δ／2)O2(g)—→3LiMn2O4—δ(Tetragonal)和LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属生成核生长控制，活化能为-166．330kJ/mol。1243～1146K的嵌氧反应为LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属于成核生长控制，活化能为-140．357kJ／mol。由H—E积分方程得到的动力学参数与、之间存在明显的动力学补偿效应。     

锂电池用α—MnO^2：结构和电化学研究

采用Li_2MnO_3经酸处理的方法合成出高度结晶的α-MnO_2相。中子衍射研究表明,这种结晶相的化学计量式为A_(0.36)Mn_(0.91)O_2(或者MnO_2·0.2A_2O),式中A主要指H~ 离子和浓度很低的Li~ 离子。在300℃温度下进行热处理后,得到的是一种实际上无水的α-MnO_2产品。由于在结构通道中没有诸如K~ 、Na~ 或Rb~ 等任何外来阳离子,因而是很有利用α-MnO_2柜架作为二次锂电池的高性能电极。初步电化学研究数据表明,这类α-MnO_2电级在室温锂电池中的容量可以达到200mAh/g以上。循环伏安曲线表明,锂导入α-MnO_2是一个两步过程,而且这一过程是可逆的。     

高能量密度富锂锰基正极材料结构调控与性能研究

富锂锰基氧化物(LMO)正极材料具有很高的比容量,但其仍存在首次不可逆容量损失大、动力学性能差、电压衰降等缺陷.本文设计并优化Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料结构,通过掺杂Br-取代O2-限制充放电循环过程晶格氧的迁移;通过调控富锂锰基氧化物电极中的氧空位,增强氧阴离子反应的可逆性,改善电极的...     

溶胶-凝胶-酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4

本文简要介绍溶胶-凝胶-酯化法制备锂离子电池正极材料锰酸锂LiMn2O4的基本原理。以硝酸锰和自制硝酸锂为原料,柠檬酸为螯合剂,乙二醇为溶剂,经过成胶、酯化和煅烧反应合成产物。用化学分析和X射线衍射技术对产物进行了表征,结果表明合成产物为纯相LiMn2O4尖晶石。     

LiMn2O4热处理过程的SEM研究

在热重(TG)和X射线衍射(XRD)研究的基础上，用扫描电镜(SEM)研究了在热处理中LiMn2O4微观形貌的变化。TG／DTA和XRD结果表明加热时LiMn2O4(Cubic)会分解，而在冷却时又能生成。SEM表明热处理后材料的粒径变大、分布均匀性提高，且高温样品的表面、颗粒间和表面层间空隙处有棒状体形成。     

Li-CO2电池非均相正极材料的研究进展

随着世界各国对于化石燃料的过度依赖,导致大气中的CO₂气体排放愈演愈烈。Li-CO₂电池作为一种清洁能源,可以捕获空气中的CO₂转化为电能和具有高能量密度等特点,被称为是下一代能源存储设备。然而,由于Li-CO₂电池在放电过程中产生一种宽带隙难溶物Li₂CO₃,导致电池在充电过程需要较高的充电电压进行分解,所以研究人员着重于开发可以有效分解放电产物的正极材料。本文归纳了锂-二氧化碳电池非均相正极材料的研究进展,对锂-二氧化碳电池的非均相正极催化剂的发展状况进行了介绍,对目前面临的挑战以及未来发展的趋势做出了归纳和总结,为开发高效可逆的锂-二氧化碳电池提供参考。     

锂离子电池正极材料LiNiO2的制备及修饰

详细综述了锂离子电池正极材料锂镍氧的制备方法,探讨了不同离子对的掺杂改性作用和表面修饰对材料性能的影响.如果严格控制合成条件、优化合成工艺,可以合成近乎化学计量的LiNiO2.通过混合掺杂改性和表面修饰,可以制备出循环性能好、充放电容量大、热稳定性高的锂镍氧正极材料.     

磷酸铁锂掺杂改性的研究

概述了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的结构及充放电机理,并阐述了磷酸铁锂的掺杂改性的方法,对下一步的研究工作进行了展望。