LiMn2O4在充放电过程中的相变

通过X射线衍射图谱,研究了以LiMn2O4为正极活性物质所组成的锂离子电池室温下在4.5-3.5 V之间多次充放电循环后LiMn2O4电极的变化.放电后尖晶石LiMn2O4微粒表面生成的Li2Mn2O4发生歧化反应,是电池容量损失的原因之一,结合Li-Mn-O相图详细地分析了锂锰氧化物电极在充放电过程中的化学变化.     

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.     

氟化尖晶石锰酸锂LiMn2O4-zFz锂电池正极材料研究

研究了电动工具、电池车等对安全性和成本要求较高的应用领域所需要的改性尖晶石型LiMn2O4电池正极材料。首先研究了LiMn2O4与LiF混合物的热处理反应过程,采用LiF对预先合成的LiMn2O4进行后处理,并研究了处理温度对材料的比表面积和高温循环性能的影响。结果表明,LiF/LiMn2O4混合体系在500℃以上开始反应,所形成材料的特性发生了明显的变化;热处理温度越高,形成的材料比表面积大幅度减小,由处理前的2.0m2/g减小为1.1m2/g;600℃条件下处理材料的首次比容量为118.1mAh/g,但是循环30次的容量保持率仍然可以达到89%。     

表面包覆改性尖晶石锰酸锂正极材料

用Co01 x/zrO2对尖晶石正极材料LiMn204进行了包覆,对包覆尖晶石LiMn204的电化学性能进行了研究,结果表明:CoO1 x/ZrO2包覆LiMn204在3.0～4.4 V之间呈现稳定的循环性能,常温100次循环,容降11%,50℃高温下循环250次容降25%.包覆LiMn20450次循环放完电静置10min的开路电压值为3.25～3.36 V(充电截止电压分别为4.2～4.4 V),而未包覆LiMn204则分别为3.69～3.75 V(充电截止电压分别为4.2～4.4V).包覆后的LiMn204扩散系数循环后变化较小.     

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%)。     

LiMn2O4在锂离子蓄电池中的电化学性能

论述了LiMn2O4材料的合成工艺对电化学性能的影响,最佳合成条件下的初放电容量可达到120mAh/g。将尖晶石型LiMn2O4材料作为正极活性材料制成18650型锂离子蓄电池,电化学测试表明电池的初放容量达到1.2Ah。对正极组分(活性物质,导电剂,粘结剂)的不同配比及电极制备工艺进行优化设计,电池在常温下以0.5A电流充放电可达500次循环,荷电态月平均自放率为9.2%。     

球形四氧化三锰合成锰酸锂的性能

分别以湿法沉淀的球形四氧化三锰(Mn3O4)和商业电解二氧化锰(EMD)为锰源合成锰酸锂(Li Mn2O4)。通过杂质含量分析、XRD、SEM和充放电测试等,研究锰源对产物性能的影响。以粒度为10μm的球形Mn3O4为原料合成的Li Mn2O4保留了锰源的物化特征,以1.0 C在3.00~4.35 V充放电,首次放电比容量为117.2 m Ah/g,常温、55℃高温循环100次的容量保持率分别为94.6%和91.0%,高于以EMD为原料合成的Li Mn2O4(分别为87.9%和72.9%)。循环性能的提高,与球形Li Mn2O4的粒度分布集中、比表面积小及杂质含量低有关。     

三氧化二铝包覆锂离子电池用尖晶石锰酸锂

用液相浸渍法在尖晶石LiMn2O4表面包覆Al2O3薄膜,对包覆后的尖晶石LiMn2O4进行理化性能及电化学性能分析.Al2O3包覆层减少了尖晶石LiMn2O4与电解液的直接接触,减少了电解液对正极材料的侵蚀,改善了LiMn2O4的循环性能.以1C在2.75～4.20 V循环250次,容量保持率由包覆前的85.3％提高到包覆后的90.7％.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究现状

从材料的合成方法、高温贮存和循环性能衰退机制和高温循环性能的改善等几个方面对近年来国内外有关尖晶石型LiMn2 O4材料的研究作了综述。烧结温度、冷却速度和合成气氛对高温固相反应产物的性能影响很大 ;低温合成方法具有很多优点。LiMn2 O4材料中锰元素的溶解流失及其引起的结构变化和高电压下电解液的分解是容量衰减的主要原因。对LiMn2 O4材料的内部结构和表面进行修饰可以改善其循环性能。     

充放电过程中正极材料的结构变化

介绍了原位XRD和原位XAS技术,综述了循环过程中正极材料发生的相变、电子结构及局域结构变化等方面的研究进展.充电时,LiCoO2和LiNiO2发生多次相变;Co、Ni价态升高,NiO6、CoO6八面体发生形变,但LiNi0.8Co0.2O2结构变化较小,表现出良好的循环性能.LiMO2(M=Co,Ni)和LiMn2O4材料中,对于Li 的脱出而发生的电荷补偿由过渡金属和氧原子共同分担,但在LiCoO2材料中氧原子贡献显著.在复合正极材料LiNi1-yMyO2(M=Co,Mn;0＜y＜1)中,Ni首先响应Li 脱出引起的变化.     

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.     

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。     

掺杂稀土Eu对LiMn_2O_4结构和性能的影响

采用机械液相活化法合成了具有尖晶石结构的可用作锂离子蓄电池正极材料的LiMn2O4化合物,并对其进行了掺杂稀土铕(Eu)元素的修饰。对材料进行了X射线衍射、循环伏安、充放电等测试。实验结果表明,掺入铕元素所合成的材料具有标准尖晶石结构,较好的电化学可逆性能,较优良的高温性能。该材料在EC DMC(1:1) 1mol/L LiPF6电解液中表现出了较优良的充放电性能,其首次放电比容量达130 mAh/g。以中间相碳微球做负极时,在室温下经300次循环后,容量持有率大于85%,在55℃下,经200次循环后容量持有率大于80%。同时运用用晶体场理论简要分析了稀土Eu在尖石结构中的作用机理。     

掺杂稀土Euc对LiMn2O4结构和性能的影响

采用机械液相活化法合成了具有尖晶石结构的可用作锂离子蓄电池正极材料的LiMn2O4化合物,并对其进行了掺杂稀土铕(Eu)元素的修饰.对材料进行了X射线衍射、循环伏安、充放电等测试.实验结果表明,掺入铕元素所合成的材料具有标准尖晶石结构,较好的电化学可逆性能,较优良的高温性能.该材料在EC+DMC(1:1)+lmol/L LiPF6电解液中表现出了较优良的充放电性能,其首次放电比容量达130 mAh/g.以中间相碳微球做负极时,在室温下经300次循环后,容量持有率大于85%,在55℃下,经200次循环后容量持有率大于80%.同时运用用晶体场理论简要分析了稀土Eu在尖石结构中的作用机理.     

添加剂对LiMn2O4锂离子电池性能的影响

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂动力电池,并利用XRD、SEM等分析手段表征了LiMn2O4原料。研究了MgO,LiF和Li2CO3添加剂对电池性能的影响。研究发现,添加2%wt的LiF能够有效地提高LiMn2O4的放电比容量和循环性能,放电比容量最高达到107.5mAh/g,100次循环后电池容量保持率为最高为93%,而纯LiMn2O4的放电比容量只有105 mAh/g,100次循环容量保持率为91.1%。研究认为,添加剂能够有效地降低电解液中的HF的含量,并且能够增强正负极表面SEI膜的致密性,减少正极材料和电解液的接触面积,进而改善了锰酸锂电池的电化学性能。     

控制结晶法制备球形锰酸锂的研究

采用控制结晶法制备出球形MnCO3前驱体,经预处理后得到多孔隙球形Mn2O3,与Li2CO3研磨混料,高温煅烧合成了结晶完整的球形尖晶石型LiMn2O4。比较了普通高温固相法与控制结晶法对锰酸锂电化学性能的影响,结果表明,后者制备得到的球形锰酸锂具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性能。常温下,普通高温固相法合成的锰酸锂初始放电比容量为129.12mAh/g,100次循环后容量保持率仅77.38%。而准确化学计量的球形锰酸锂初始放电比容量为129.40mAh/g,100次循环后,容量保持率为95.28%;富锂球形锰酸锂首次放电比容量为116.28mAh/g,经150次充放电循环后,放电比容量为112.95mAh/g,容量衰减率为2.86%,平均每个循环仅衰减0.019%。锰酸锂的球形形貌愈完整,其电化学性能亦愈优越。