Ni-Co复合掺杂LiMn2-2xNixCoxO4的合成与性能研究

为了改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的循环性能,对Ni-Co复合掺杂LiMn2O4的合成与性能进行了研究.溶胶-凝胶法合成的LiMn2O4试样为纯的立方尖晶石相,且结晶状态良好.Ni-Co复合掺杂综合了Ni掺杂效应和Co掺杂效应,不仅提高了材料的初始放电容量,而且改善了材料的电化学性能.在3.0V-4.3V充放电压范围内,初始容量达到139mAh/g,36次循环后容量仅仅衰减3.6%.     

掺杂与表面包覆对尖晶石型LiMn2O4电化学性能的影响

用固相法制备了Cr3 和F-同时掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料,并对掺杂材料进行氧化铝表面包覆改性,用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电实验和交流阻抗技术测试了材料的电化学性能。结果表明:LiMn2O4在掺杂Cr3 和F-及表面包覆氧化铝后仍为尖晶石型结构,随掺杂和包覆量的增加,材料首次放电容量降低,但循环性能明显改善,其中未掺杂、掺杂量为0.10和表面包覆0.3%的氧化铝的材料室温首次放电容量分别为125.3 mA·h/g、117.5 mA·h/g和113.7 mA·h/g,循环25次后容量保持率分别为82.7%、91.5%和93.6%,而55℃下25次循环后放电容量及其保持率以表面包覆氧化铝的最佳,分别达到104.2 mA·h/g和92.1%。     

溶胶凝胶法制备LiNi0.01Co0.01Mn1.98O3.95F0.05及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn2O4、LiNi0.01Co0.01Mn1.98O4和LiNi0.01Co0.01Mn1.98O3.95F0.05。使用X射线衍射、扫描电子显微镜对合成材料的结构及物理性能进行了表征。将合成材料作为锂离子电池正极活性材料,用循环伏安、交流阻抗及充放电测试的电化学测试方法对材料进行了电化学的研究。结果表明,合成的LiNi0.01Co0.01Mn1.98O3.95F0.05材料的初始容量高于LiNi0.01Co0.01Mn1.98O4,而循环性能优于LiNi0.01Co0.01Mn1.98O4和LiMn2O4,显示了阴阳离子复合掺杂对于阳离子单一掺杂的优势。     

稀土元素掺杂对尖晶石型LiMn2O4正极材料的结构和电化学性能的影响

利用固相配位反应法合成稀土掺杂基锂离子电池正极材料LiMn1.995RE0.005O4(RE=Y,Nd,La),通过XRD、充放电测试等手段对材料的物相结构和电化学性能进行了研究.结果表明样品呈良好的尖晶石结构,在0.1mA/cm2和2.8-4.5V条件下恒流充放电,其首次充电容量为135mAh/g,放电容量为120mAh/g,循环可逆性好.     

尖晶石型LiMn2O4正极材料的最新研究进展

尖晶石型锰酸锂以成本低廉、资源丰富和良好的安全性能,成为动力锂离子电池的理想正极材料。但尖晶石LiMn2O4高温循环性能差限制了其应用。阐述了尖晶石LiMn2O4容量衰减的机理;详细介绍了国内外在LiMn2O4正极材料体相掺杂和表面包覆改性的研究进展,并对体相掺杂和表面包覆改性LiMn2O4正极材料电化学性能提高的机理进行了讨论。最后对尖晶石LiMn2O4正极材料今后的发展方向进行了展望。     

复合掺杂改性LiMn_(2-x)Cr_xO_(4-3x)F_(3x)正极材料的制备及性能

以CrF3为掺杂原料,采用高温固相法合成阴阳离子共掺杂LiMn2–xCrxO4–3xF3x锂离子电池正极材料。用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验、循环伏安及交流阻抗等表征材料的结构、形貌和电化学性能,分析阴阳离子复合掺杂对材料结构和性能的影响。结果表明:掺杂材料LiMn2–xCrxO4–3xF3x具有完整的尖晶石结构。阴阳离子复合掺杂能改善尖晶石LiMn2O4的循环性能,当摩尔掺量x=0.10,电压为3.0～4.35V、充放电倍率为0.1C时,首次放电容量为120.1mA·h/g,室温、高温循环20次容量保持率分别为97.5%和94.1%。循环伏安实验发现:复合掺杂改性材料具有两对更完整、对称性更好的氧化还原峰。     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。     

溶胶-凝胶法合成LiMn2O4及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子蓄电池正极材料尖晶石结构的LiMn2O4粉体.考察了烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.在700 ℃下烧结10 h得到了性能较好的LiMn2O4粉体,在电流密度0.1 mA/cm2,截止电压3.5～4.4 V时首次放电比容量为126 mA · h/g,稳定放电比容量达110 mA · h/g,适合作为锂离子电池的正极材料.     

四氧化三锰制备尖晶石锰酸锂及电化学性能研究

采用金属锰粉悬浮液氧化法、焙烧法、两步法制备Mn3O4。根据Li2CO3/Mn3O4混合粉体的TG-DTA分析结果,以高温固相法合成尖晶石LiMn2O4。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电技术及交流阻抗,对这合成样品尖晶石LiMn2O4的物相、形貌以及电化学能进行检测分析,采用电位跃迁法测试计算出尖晶石LiMn2O4电极材料的扩散系数。结果表明,用3种不同方法制备的Mn3O4都能合成颗粒大小均匀的尖晶石LiMn2O4,在室温下以0.2 C倍率充放电循环30次时,以悬浮液氧化法制备Mn3O4合成的尖晶石LiMn2O4首次放电比容量和容量保持率分别为130.0 m A·h/g和98.1%,优于另外两种方法制备Mn3O4合成的尖晶石LiMn2O4。以不同Mn3O4合成尖晶石LiMn2O4电极材料的扩散系数DLi+分别为:7.78×10-11,5.01×10-11,3.26×10-11cm2/s。     

四氧化三锰制备尖晶石锰酸锂及电化学性能研究

采用金属锰粉悬浮液氧化法、焙烧法、两步法制备Mn3O4。根据Li2CO3/Mn3O4混合粉体的TG-DTA分析结果,以高温固相法合成尖晶石LiMn2O4。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电技术及交流阻抗,对这合成样品尖晶石LiMn2O4的物相、形貌以及电化学能进行检测分析,采用电位跃迁法测试计算出尖晶石LiMn2O4电极材料的扩散系数。结果表明,用3种不同方法制备的Mn3O4都能合成颗粒大小均匀的尖晶石LiMn2O4,在室温下以0.2 C倍率充放电循环30次时,以悬浮液氧化法制备Mn3O4合成的尖晶石LiMn2O4首次放电比容量和容量保持率分别为130.0 m A·h/g和98.1%,优于另外两种方法制备Mn3O4合成的尖晶石LiMn2O4。以不同Mn3O4合成尖晶石LiMn2O4电极材料的扩散系数DLi+分别为:7.78×10-11,5.01×10-11,3.26×10-11cm2/s。