LiMn2O4的容量衰减机理和结构稳定方法

综述了近年来在尖晶石锂锰氧化物的容量衰减机理和结构稳定性方面的研究进展。研究表明：电解液的分解、John-Teller效应、Mn在电解液中的溶出是LiMn2O4容量衰减的主要原因。介绍了提高尖晶石LiMn2O4结构稳定性的方法,其中最有效的方法是在LiMn2O4中掺入Co、Cr、Ni、Cu、Al、F等元素和在LiMn2O4表面包覆LiCoO2,B2O3,Al2O3,SiO2等。     

锂离子蓄电池正极材料锂锰氧化物的研究进展

综述了近年来锂离子蓄电池正极材料锂锰氧化物的研究进展。主要阐述了尖晶石型Lix Mn2O4和正交晶系Li MnO2的制备方法、晶体结构、充放电容量和电化学特性。目前锰酸锂的制法主要是高温固相反应和溶胶 凝胶法,通过探索新的合成方法和掺杂其他金属离子来改善循环稳定性是今后锂锰氧化物的研究趋势。同时,层状LiMnO2因其比容量高也逐渐成为目前研究的热点。     

复合Li1.01CoxCr0.2-xMn1.8O3.95F0.05的合成与电化学性能研究

采用柠檬酸络合法合成了尖晶石型锂锰氧化物(Li1.01Mn2O4)和钴、铬、氟复合掺杂锂锰氧化物(Li1.01CoxCr0.2-xMn1.8-O3.95F0.05)。XRD分析表明所合成的样品仍为尖晶石结构。研究发现:在循环使用过程中,尖晶石锂锰氧化物容量的损失在反应第一步主要是由于Jahn-Teller效应,而在反应第二步则主要是由于锂和锰晶格位置的错动;钴、铬、氟复合掺杂可有效改善锂锰氧化物的循环性能,对其高温性能也有一定的改善。     

铜掺杂对尖晶石锂锰氧化物性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了不同量铜掺杂尖晶石锂锰氧化物,并用扫描电镜、恒电流充放电、循环伏安等方法研究了制备样品的性能。结果表明:随掺杂量增加,样品材料的充放电容量降低,充放电效率增大,循环稳定性增加。     

锂离子蓄电池锂锰氧化物正极活性材料

综述了锂离子蓄电池正极活性材料锂锰氧化物目前的研究进展。介绍了国内外有关尖晶石LiMn2O4、无定形二氧化锰、层状m-LiMnO2和盐岩o-LiMnO2的研究工作。掺杂和表面处理是提高尖晶石LiMn2O4电化学性能的主要手段。无定形二氧化锰、层状m-LiMnO2和岩盐o-LiMnO2具有比尖晶石LiMn2O4更高的比容量,但有放电电压低和循环性能差的缺点。掺杂、表面处理和合成短程有序、长程无序的岩盐o-LiMnO2将成为今后锂锰氧化物材料的研究发展方向。     

LiMn2O4在聚合物锂离子蓄电池中的高温性能

在电解液中的溶解是尖晶石LiMn2O4高温不可逆容量损失的主要原因。聚合物锂离子蓄电池结构特点及聚合物材料与电解液相互作用可以影响高温下尖晶石LiMn2O4在电解液中的溶解及扩散行为,降低尖晶石LiMn2O4的不可逆容量损失。使用尖晶石LiMn2O4为正极活性材料,利用厦门大学宝龙电池研究所聚合物锂离子蓄电池中试生产线,在特定的工艺条件下制备容量为600mAh的实验电池。实验表明,在聚合物锂离子蓄电池中LiMn2O4材料高温稳定性明显改善,实验电池在常温下循环200次,容量保持率在80%以上;55℃下循环30次,容量保持率超过92%;70℃下循环10次,容量保持率达到96%。     

稀土掺杂对LiMn2O4电化学性能的影响

用固相反应法合成了具有尖晶石结构的可用作锂离子二次电池正极材料的锂锰氧化合物（LiMn2O4）,并对其进行了镧、铈、镨、钕、铕、钐等多种稀土元素的掺杂修饰,形成稀土复合氧化物（LixMn2-yRe7y/6O4,0.95≤x≤1.2,0≤y≤0.3）。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,掺入镧、铕、钕、钐、镨等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,其首次放电容量达130mAh/g。     

高温固相反应中锂锰氧的结构及性能

用高温固相法合成了不同n(Li)/n(Mn)含量的尖晶石型锂锰氧化合物,并对其进行XRD分析及充放电测试。实验表明:当锂、锰物质的量比为0.525,在700℃下煅烧36h时,可合成纯的尖晶石相,其首次放电容量达119.7mAh/g。尖晶石型锂锰氧的热稳定性与工艺过程、反应温度有关;非化学计量LixMn2O4材料中的Mn平均氧化价态随其中Li含量的变化而变化;锂锰氧中锂含量对充电过程的电极电势有较大影响。     

南开大学研制出“水系锌离子”电池

正近日,南开大学化学学院博士研究生张宁针对"水系锌离子"电池设计出全新正极材料及电解液,首次将阳离子缺陷型锌锰氧化物(ZnMn2O4)用于正极,并使用高浓度大阴离子电解液三氟甲烷磺酸锌(Zn(CF3SO3)2),使锌离子电池效能、安全性、稳定性等均有大幅提升和改进。据悉,研究团队通过不断探索优化实验条件,利用低温溶液法成功合成阳离子缺陷型ZnMn2O4用作正极。该材料尺寸约为15nm,具有丰富的阳离子缺陷。这种独特结构,利于提升Zn离子在尖晶石结构中的脱嵌动力学,可逆容量达到150mAh/g,实现Zn的有效储存,大大提升锌离子电池的循环稳定性,循环500次后,容量保持率高达     

尖晶石型锂锰氧化物正极材料的研究进展

概述了尖晶石锂锰氧化物的合成技术和电化学性能改进两方面的研究进展,并介绍了国内外有关尖晶石LiMn2O4的研究工作。对高温反应而言,包括高温固相反应法、熔融浸渍法、微波烧结法及其他改进的方法;在低温反应方法中,主要讨论了溶胶凝胶法、共沉淀法及乳化干燥法等。对尖晶石锂锰氧化物的各种制备方法中存在的优缺点进行了比较和评述。从比容量、循环性能及高温性能三个方面对尖晶石的电化学性能进行了综述。提高比容量,改善循环性能,尤其是高温下的循环性能将是今后LiMn2O4研究的发展方向。     

表面包覆尖晶石型LiMn2O4电化学性能研究

介绍了用软化学法制备表面包覆有LiCoxMn2-xO4的尖晶石型LiMn2O4,以及用循环伏安、恒流充放电和电位衰减方法试验了包覆前后样品的电化学性质。试验结果表明：包覆样品比未包覆的初始容量低;经50次循环后,未包覆样品的容降为56．2％,而表面包覆样品的容降则为33.5％,而且,包覆样品在电解液中的化学稳定性明显比未包覆样品高。结果还表明：表面层LiCoxMn2-xO4的存在减少了LiMn2O4在电解液中的溶解,提高了尖晶石型LiMn2O4的循环稳定性。     

尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因及性能改进

分析了尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因:Jahn-Teller效应、Mn的溶解、有机电解液的分解、Li和Mn的错位、自放电及不稳定的两相结构等.从合成方法、掺杂及表面修饰等角度,介绍了抑制尖晶石LiMn2O4容量衰减和提高循环性能的方法.     

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。     

尖晶石型LiMn2O4高温失效机制及解决方法

尖晶石型LiMn2O4在高温下的容量衰减是阻止其商品化的重要原因.国内外研究结果表明,导致高温下电化学性能失效的原因是多方面的.电解液中微量水的存在会导致LiPF6的分解而产生HF,由此造成Mn溶解.碳阳极表面形成的SEI钝化层会导致锂离子蓄电池体系中锂的损失.此外Jahn-Teller效应和高温下LiMn2O4结构的变化也会导致LiMn2O4高温容量损失.通过对高温失效机制的分析,提出了通过减小尖晶石比表面积、表面修饰改性来减小电解液的分解、在电解液中添加合适添加剂来中和HF、通过阴阳离子掺杂来稳定尖晶石的结构和阻止Jahn-Teller效应的方法来改善尖晶石高温性能的方法.     

LiMn2O4正极循环性能的改善

用溶胶-凝胶法对LiMn2O4尖晶石进行表面修饰,对修饰后的尖晶石晶粒结构和性能进行了研究.结果表明该法可有效降低尖晶石中Mn在电解质中的溶解,对抑制Jahn-Teller效应有一定作用,提高了正极材料的高温循环性能.     

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.     

LiMn2O4在水系电液中嵌脱锂的EIS研究

运用电化学阻抗谱（EIS）研究尖晶石LiMn2O4电极在1mol／L的LiNO3水溶液中的贮存和首次脱锂过程。实验结果表明：尖晶石LiMn2O4电极在上述水溶液电解液中,无论是在贮存还是在充放电过程中,均会受到不同程度的腐蚀,致使锂离子在尖晶石LiMn2O4中的嵌脱过程变得困难。     

锂离子蓄电池LiMn2O4正极材料容量衰减机理分析

作为一种新型材料,锂离子蓄电池尖晶石LiMn2O4正极材料已经得到了广泛的应用,但容量衰减成为LiMn2O4商品化的主要障碍。从正极材料的溶解及相变化、电解液的分解、钝化膜的形成、过充电、集流体的腐蚀等方面介绍了影响LiMn2O4正极材料容量衰减的机理。提出了减少LiMn2O4正极材料容量衰减的几种方法,并对LiMn2O4正极材料的发展前景做出了展望。     

影响LiMn2O4正极材料容量衰退的主要因素

从电解液组成和材料的微观结构对电极宏观电化学性能的影响入手,探讨了LiMn2O4正极材料的容量衰退及其影响因素,结合作者有关的研究结果,论述了改善LiMn2O4电极循环性能的方法.     

铬离子掺杂锰酸锂电池高温溶解性的图像分析

结合扫描电镜图像研究不同温度下LiMn_(2-x)Cr_xO_4中铬离子和锰离子的溶解性能。当LiMn_(2-x)Cr_xO_4粉末浸入到含有LiPF_6的电解液时,铬离子和锰离子就会溶解。增加LiMn_(2-x)Cr_xO_4中的铬离子,在常温和高温条件下,锰离子的溶解量均大幅减小。在LiMn2O_4中掺杂铬离子,会抑制高温下锰离子的溶解反应,因此会导致容量衰退。此外提高浸泡温度,会使铬离子和锰离子的溶解量大幅增加。温度在铬离子掺杂和非掺杂LiMn_2O_4的溶解中起着关键作用。