阴、阳离子共掺杂合成Li-Mn-O尖晶石锂离子电池正极材料

用传统的高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2 O4,LiMn2-x MxO4及LiMn2-xMxO4-yFy(x,y=0.05,M=Al,Mg).充放电结果表明,LiMn2-xMxO04及LiMn2-xMxO4-yFy的循环性能优于LiMn2O4,LiMn2-xMxO4-y,Fy的循环性能优于LiMn2-xMxO4.合成的Al、F共掺杂的材料在循环过程中电化学循环性能良好,首次放电容量为120.6mAh/g,40次循环后,放电容量为114.3mAh/g,容量保持率为94.8%;循环性能相当好,而且放电容量也高,所以有望作为优良的锂离子电池正极材料     

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.     

机械活化氧化法制备锰酸锂及其性能研究

以高纯金属锰粉和碳酸锂为原料,通过机械活化氧化法合成了尖晶石LiMn2O4材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对LiMn2O4样品结构及形貌进行表征,用充放电测试和交流阻抗技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明,所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且颗粒形貌规整,颗粒大小均匀。所制备的LiMn2O4材料室温(25℃)在3.0~4.3V电压范围,在0.1C倍率下首次放电比容量为125.8mAh/g;2C首次放电容量为120.1mAh/g,300次循环后放电容量保持103.9mAh/g,容量保持率为86.51%。且样品具有较好的高温性能和较小的阻抗。     

球形尖晶石LiMn2O4的制备及性能

通过氧化还原法在室温下制备出球形MnO2前驱体,以LiOH·H2O为锂源,按照一定锂锰摩尔比混合,在750℃下焙烧8h,得到球形尖晶石LiMn2O4.采用X射线衍射和扫描电镜对MnO2和LiMn2O4进行了表征,并对LiMn2O4样品做了充放电性能及循环性能测试.结果表明:合成的样品以球形颗粒存在,粒度大小均匀,分散性和流动性好;首次充放电比容量分别为130.5和128.2 mAh·g-1,充放电效率为98.2%,50次循环后容量保持率为90%,球形LiMn2O4具有较高的比容量和优良的循环性能.     

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。     

不同粘结剂对喷雾干燥法制备尖晶石锰酸锂的影响

喷雾干燥法是制备尖晶石LiMn2O4材料的一种简单、有效的方法。喷雾干燥法制备的颗粒具有形貌规则、粒径大小可控且分布均匀等优点。我们采用先机械球磨成浆料然后再喷雾干燥的方法制备了球形LiMn2O4材料。球磨后所得浆料的黏度对后面利用喷雾干燥制备的LiMn2O4材料有很大影响。在制浆过程中加入粘结剂有助于粉体产物的成型造粒,提高喷雾干燥所得粒子的强度,降低焙烧温度,缩短焙烧时间,降低生产成本。我们采用黏度不同的浆料制备尖晶石型LiMn2O4,结果显示,黏度大的浆料制备的LiMn2O4颗粒较规整,与电解液有较小的接触面积,有效地减小了Mn的溶解,保持LiMn2O4尖晶石晶型稳定,有利于保持优良的电化学循环性能。以粘结剂浓度为3%,黏度为8Pa.s的浆料制备出的LiMn2O4具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性能。室温下在0.2C倍率下初始放电比容量为118.9mAh/g,在0.5C下为115.3mAh/g,有较高的初始放电比容量,并且在0.5C下循环30圈之后,放电比容量为114.9mAh/g,保持率为99.7%。     

以Mn3O4为前驱体的LiMn2O4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Mn3O4为前驱体,和LiOH混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4。对由此方法得到的尖晶石LiMn2O4的结构和电化学性能进行了研究。通过X线光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石LiMn2O4,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石LiMn2O4具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为128mAh/g,经过10次充放电循环后,其放电比容量仍有124mAh/g。     

S掺杂LiMn2O4尖晶石的合成与性能

分别用溶胶-凝胶法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4-xSx,在掺S量x＞0.04时,两种方法都不能获得纯的立方尖晶石相.LiMn2O4-xSx电化学性能测试结果表明,S掺杂对LiMn2O4的4V区性能没有明显的改善,但是在3V区具有良好的循环性能,30次循环后容量不但没有衰减而且有一定的增加.S掺杂对LiMn2O4在3V区的改善作用为扩大材料的工作电压范围、提高材料的初始容量提供了一条可能的途径.     

球形锰酸锂的制备及高温性能研究

通过氧化还原法在室温下制备出球形MnO2前驱体,以LiOH·H2O为锂源,按照一定锂锰摩尔比混合,在750℃下焙烧8h,得到球形尖晶石LiMn2O4.采用X射线衍射和扫描电镜对MnO2和LiMn2O4进行了表征,并对LiMn2O4样品在室温和高温下作了充放电性能测试.结果表明:合成的样品以球形颗粒存在,粒度大小均匀,分散性和流动性好;室温和高温条件下首次放电比容量分别为128.2和125.0mAh/g,50次循环后容量保持率分别为90%和68%,球形LiMn2O4在室温和高温下均具有较高的比容量和优良的循环性能.     

尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因及解决方法

尖晶石LiMn2O4被认为是最具发展前景的锂离子电池正极材料,但其容量衰减快和循环性能差是制约其商品化的主要原因.分析了尖晶石LiMn2O4容量衰减快和循环性能差的原因,将其归结为内因和外因;在此基础上,从离子掺杂、表面修饰、电解液改性、合成工艺优化几个方面讨论了改善尖晶石LiMn2O4性能的解决方法.     

LiMn2O4的机械活化-湿化学合成机理

以MnO2为锰源,采用机械活化与湿化学集成的方法首次在水溶液中合成了尖晶石锂锰氧化物。研究表明,经机械活化后的MnO2具有较高的反应活性,其在水溶液中与锂化合物反应2h后,产物的嵌锂量达3．94％。其尖晶石锂锰氧化物的形成过程经历了MnO2的预活化和预还原、MnO2的锂化、结构重组与转晶3个步骤,随合成时间的延长,合成产物的化学组成与物相结构趋于稳定,所得合成材料具有完整而稳定的尖晶石结构,并具有良好的热稳定性和充放电循环稳定性,富锂尖晶石Li1.04Mn1.96O4的初始充电容量为122．4mAh／g,初始放电容量为112．0mAh／g．分别达其理论容量的97．4％和89.1％;第2～5次循环的放电容量稳定在111.7～110.7mAh／g之间。     

尖晶石型LiMn2O4容量衰减因素及改性研究进展

本文论述了锂离子蓄电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的结构、性质及容量衰减的原因.从体相掺杂、表面修饰、电解液优化、添加剂的使用及材料比表面积几个方面,对改善LiMn2O4循环及高温性能的技术或方法进行了综述.     

Co、Cr、Al掺杂LiMnO_2的离子交换法制备及其性质研究

采用离子交换法制备Co, Cr及Al掺杂LiMnO_2,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和恒电流充放电等技术检测和分析合成产物的物相、形貌及电化学性能.研究表明掺杂后LiMnO_2仍然保持原来的结构,但晶粒形貌发生了改变,晶格常数总体变小.与未掺杂的LiMnO_2相比,Co、Cr及Al掺杂LiMnO_2具有更高的放电容量和更好的循环性能.随着掺杂量的增加,Co、Cr及Al掺杂LiMnO_2的放电容量逐步下降,但循环性能不断改善.在掺杂的LiMnO_2中,LiMn_(0.95)Cr_(0.05)O_2的放电容量最高,达到198.1mAh/g,而LiMn_(0.85)Al_(0.15)O_2的放电容量最小,LiMn_(0.90)Cr_(0.10)O_2循环性能最好,而Co掺杂的循环性能最差.     

尖晶石LiMn2O4表面包覆MgO及其性能

Mn^2 在电解液中的溶解是引起LiMn2O4正极材料性能恶化的重要原因。用沉淀法在LiMn2O4表面包覆一层Mg(OH）2,再进行热地理,制备由表面包覆MgO的LiMn2O4。用X光电子能谱、扫播电镜和X射线衍射对包覆前后的LiMn2O4的结构进行了表征。充放电测试结果表明．经表面修饰处理后LiMn2O4的循环及高温性能明显改善。研究结果表明表面修饰北理可以抑制正极材料和电解液之间的相互作用．是改善锂离子二次电池正极材料性能的有效途径。     

尖晶石材料LiMn2O4的研究现状及展望

综述了近年来有关锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成与性能研究进展,重点讨论了LiMn2O4材料掺杂以及改性的最新研究现状,分析了该类材料的研究内容以及发展方向.     

LiMxMn2-xO4正极材料的表面改性机理研究

采用溶胶-凝胶包裹法对尖晶石LiMn2O4及其阳离子掺杂LiM0.1Mn1.9O4(M=Li，Ni)正极材料进行了表面改性研究．X射线衍射及电子探针线扫描分析表明，表面改性以后的晶粒仍为尖晶石结构，表面改性离子Co的浓度由表及里逐步减小．电解液溶蚀实验及电化学循环测试表明，表面改性后的正极材料LiM0.1Mn1.9O4的抗溶蚀性明显增强，循环性能优良．性能改善的原因是表面改性以后，尖晶石晶粒表层Mn^3 离子浓度降低，Mn^4 离子浓度大大增加，减少了Mn^3 发生歧化反应的机会．     

尖晶石LiMn2O4容量衰减原因及对策

尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因包括活性物质的化学稳定性和结构稳定性两方面。其中HF是造成活性物质化学溶解的主要原因,尖晶石结构发生变化也导致容量衰减,而尖晶石材料的化学不稳定性往往会促成结构的变化。掺杂(体相、表面相)和富锂相结合的方案能更有效地抑制尖晶石LiMn2O4的容量衰减。     

Synthesis of CDMO from LiOH and EMD and the Performances of Li/CDMO Rechargeable Batteries

The synthesis of CDMO from LiOH and EMD has been investigated by thermogravimetry and pow-der X-ray diffraction analysis.The results showed that it took place from below 100 to 400℃.Whenthe proportion of Li:Mn in the starting mixture was 3:7,the measured weight loss during this processwas 7.40% for heat-treated EMD and 8.33% for non-heat-treated EMD.Based on these data andX-ray diffraction results the obtained product would be 3LiMn204 - MnO2.This material was es-sentially amorphous.It can insert 4.7 Li per 3LiMn_2O_4·MnO_2,leading to a capacity of 170-200 mAh/g and demonstrated reasonable discharge and recharge cycle performance for both testcells and practical batteries.     

非整比锂锰尖晶石的合成与电化学性质

A nonstoichiometric spinel phase (Li1.1Mn2.1O4 y) was synthesized using reheological phase reaction method. It was characterized by XRD and XPS techniques. The particle size and shape of the expected compounds were observed by transmission electron microscopy technique. The composition of new spinel phase was checked by ICP. The electrochemical properties of the spinel phase (Li1.1Mn2.1O4 y) were also investigated. The results showed that the Li1.1Mn2.1O4 y behaved excellent recharge ability to compare with stoichiometric LiMn2O4. The initial discharge capacity of the battery was 126mAh/g when current density was 1mA/cm^2 over voltage range of 4.4 to 3.0V. It dropped slowly during 60 cycles. After 100 cycles, the discharge capacity was retained at 117mAh/g (about 93% of initial discharge capacity) when the metallic lithium was the anode. The outstanding electrochemical properties of Li1.1Mn2.1O4 y make it possible to be used as a promising cathode material. The novel synthesis method provides a simple and effective route for inorganic material synthesis.