LiMn2O4改性材料的性能研究

利用高温固相反应,制备出由含Al化合物、LiF改性的锂锰氧化物.对材料进行了XRD分析及电化学测试,结果表明:改性材料保持了尖晶石结构;由Al3 、F-共同改性材料的高温循环性能得到改善,改性前的LiMn2O4,在50℃下10次循环后,容量衰减率为24.4%,而由Al2(C2O4)3与LiF改性的材料则为6.2%.     

锂离子电池材料LiMn2O4的制备与改性研究

尖晶石LiMn2O4被认为是最有发展前景的锂离子电池正极材料,但其高温容量衰减和循环性能差却是制约其商品化的主要原因。介绍了LiMn2O4的结构和电化学性能,综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法与改性研究。许多研究表明,在优化合成条件的基础上,通过掺杂和表面修饰可以改善其高温性能。     

F-掺杂LiMn2O4的结构及高温性能

采用溶胶-凝胶法合成了掺杂F-的LiMn2O4。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行了分析与表征,用恒电流充放电测试了不同F-掺杂量的LiMn2O4在高温(55℃)下的电化学性能。XRD结果表明:在一定的掺杂范围内,所合成的材料具有良好的晶型,且为尖晶石立方结构。电化学测试结果表明: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,但降低了其在高温下的储存性能。     

聚吡咯掺杂对LiMn2O4充放电性能的影响

介绍了采用物理掺杂和化学包覆分别在锂离子电池正极材料LiMn2O4中掺杂不同量的聚吡咯（PPY）的方法,考察了复合材料作为锂离子二次电池正极材料的充放电性能.结果表明,采用物理掺杂时,适量聚吡咯能够明显提高电池的工作电压平台和放电容量.采用化学包覆时LiMn2O4/PPY复合电极具有较大的放电容量但工作电压平台较低.     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4的掺杂改性

采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和充放电循环等手段对掺杂F、Co元素的LiMn2O4材料性能进行测试,并比较了不同烧结温度及不同F元素掺杂量材料的性能。结果表明液相法制备的LiCoxMn2-xO4-yFy材料在800℃左右连续烧结晶型较好,F的掺杂量不会改变材料的晶型,但晶格参数随着温度和F的掺杂量增加而增加;电性能测试表明LiCoxMn2-xO4-yFy材料的充放电曲线有两个电压平台,且LiCoxMn2-xO4-yFy材料的循环稳定性较纯LiMn2O4有了明显提高,尤其以800℃条件下连续焙烧24h、y为0.2时的材料电性能较好。     

尖晶石型LiMn2O4的制备和性能研究

利用溶胶-凝胶法制备镧掺杂的锂离子电池正极材料尖晶石型LiLa0.005Mn1.995O4,利用X衍射、循环伏安、充放电测试、交流阻抗等手段对其进行了研究。结果表明样品呈良好的尖晶石结构，在0．3mA／cm^2和3．0～4．1V条件下恒流充放电，其首次放电容量大于110mAh／g，并具有较好的循环可逆性。活性物质在不同的电位下有不同的电化学特征，交流阻抗谱明显不同，并对其进行了合理的解释。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4改性研究进展

尖晶石型LiMn2O4以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点而被视为最具发展潜力的锂离子电池的正极材料之一,但循环过程容量的衰减制约了它商品化。体相掺杂和表面修饰是抑制尖晶石型LiMn2O4容量衰减的有效方法。详细阐述了近年来关于LiMn2O4在掺杂和表面修饰方面的最新研究进展。     

烧结温度对LiMn2O4结构和性能的影响

采用己二酸辅助溶胶-凝胶法在350～900℃制备了一系列LiMn2O4样品。运用SEM和XRD分析技术研究了不同烧结温度对LiMn2O4结构的影响。结果表明:烧结温度对LiMn2O4正极材料的晶相结构、电化学性能有显著影响,LiMn2O4正极材料晶粒的生成和长大的控制步骤为其合成的温度,材料合成的最佳温度为800℃。在800℃条件下合成的LiMn2O4具有较高的电化学活性和较好的晶相结构,首次放电比容量超过130mAh·g-1,40次循环后,放电容量保持率仍在85%以上。高温合成有利于提高LiMn2O4正极材料的放电容量,低温合成有利于提高其循环性能。     

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。     

高温下LiMn2O4的容量衰减及对策

LiMn2O4尖晶石材料在高温贮存和循环过程中的容量衰减问题是其大规模工业化应用的主要障碍.容量衰减的主要原因是锰的溶解及其伴随的材料结构的变化、钝化膜的形成,Jahn-Teller效应、及电解液的分解.高温性能的改进涉及电极/溶液界面的各个环节:体相掺杂、表面相掺杂、减小比表面、电解液组成优化、采用能够捕获质子作用的电解液添加剂、以及能够吸收氧气的电极材料添加剂等.     

中间相炭微球改性尖晶石LiMn2O4的性能

用柠檬酸络合法制备了中间相炭微球(MCMB)改性的LiMn2O4,用XRD测试进行了研究.通过循环伏安测试,分析了MCMB加入量对样品性能的影响,用恒流充放电测试进行了验证.MCMB的加入减小了样品的晶胞参数,提高了放电平台电位,增大了峰电流.MCMB的添加量为3%时,样品的首次放电比容量为130.56 mAh/g,比纯LiMn204提高了17.8%.     

MnO2形貌对LiMn2O4电化学性能的影响

用3种不同形貌的电解MnO2(EMD),采用高温固相法合成了尖晶石LiMn2O4正极材料.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)法分析了材料的结构和形貌,研究了MnO2形貌对LiMn2O4充放电性能的影响.结果表明:3种EMD均可得到纯相LiMn2O4;EMD与合成的LiMn2O4在形貌和颗粒度上具有对应性;由EMD(F)所制备的LiMn2O4(F)的首次放电比容量达到122 mAh/g,50次循环后仍保持在118 mAh/g.EMD(F)是合成LiMn2O4正极材料较理想的原料.     

二次烧结制备的尖晶石LiMn2O4的性能

用高温固相法二次烧结制备了锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4.利用XRD、EDS和SEM等方法及激光粒度分析仪,研究了LiMn2O4的晶体结构、粒径及形貌与电化学性能的关系.与一次烧结的样品比较,二次烧结的样品粒径分布更集中于25～35μm,结晶更完全,电化学性能及循环稳定性更好.二次烧结后掺杂Zn(Ac)2的样品,在常温和高温(55℃)下的首次放电比容量分别为112.8 mAh/g和113.5 mAh/g,经过50次循环后,容量保持率分别为99.7%(常温)和94.5%(高温,55℃).     

Al2O3包覆LiMn2O4阴极材料的动力学研究

在尖晶石LiMn2O4颗粒表面包覆Al2O3,获得结构稳定、循环性能优异的锂离子蓄电池阴极材料。采用X射线衍射研究材料晶体结构,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗(EIS)来研究锂离子在材料中脱嵌和嵌入的动力学机理。电极材料包覆Al2O3以后,交流阻抗图谱上显示有两个半圆和一条斜线,而未包覆的LiMn2O4只有一个半圆和一条斜线。这表明经过Al2O3包覆后,LiMn2O4活性材料与电解液的直接接触被隔断。相应的等效电路也给出,以评估反应动力学。     

掺杂元素对锰酸锂电极材料性能的影响

采用熔融浸渍法合成LiMxMn2-xO4(M＝Co、Cr、Al、Ti、B、V)锂离子蓄电池正极活性材料.研究了掺杂元素及掺杂量对其电化学性能的影响.发现掺杂有强M-O键、较强八面体稳定性且离子半径与锰离子相近的Co、Cr金属离子,能显著改善其循环性能.另外,适当提高掺杂量也有利于循环性能的改善,但比容量有所降低.综合考虑容量与循环性能,掺杂x＝0.1的Co时效果最优.     

热处理制度对机械化学法合成LiMn2O4的影响

以Li2CO3和Mn3O4为原料,采用机械化学法合成了尖晶石LiMn2O4.考察了热处理温度和时间对LiMn2O4电化学性能的影响.720℃下热处理2 h、6 h和10h所得样品的首次放电比容量分别为124.5 mAh/g、124.6 mAh/g和126.3 mAh/g.在400℃、600℃、720℃和800℃下热处理6 h后得到的样品的首次放电比容量分别为120.6 mAh/g、124.4 mAh/g、124.6 mAh/g和128.6 mAh/g,经过10次循环后,比容量下降的幅度分别为13.8%、11.5%、9.5%和6.5%.适宜的热处理制度为:800℃热处理6 h.     

提高尖晶石liMn2O4循环性能的研究

通过表面修饰改善尖晶石LiMn2O4的高温循环性能是非常有效的技术手段之一。采取极片整体修饰的方法,将N-乙烯吡咯烷酮-丙烯腈-丙烯酰胺三元共聚物,溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)后与导电剂乙炔黑混合后在极片表面延流成膜。测试了修饰电极的充放电以及在常温和高温条件下的循环性能,并进行了循环伏安分析。其结果表明经修饰处理后的LiMn2O4电极显示了较好的循环稳定性,但首次充放电存在充放电平台不明显和容量偏低的现象。通过对LiMn2O4电极修饰前后进行的光电子能谱(XPS)分析,可以观察到锰离子的电子结合能发生了明显的变化,表明聚合物与极片中的活性物质之间存在相互作用。