锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

具有尖晶石相的LiMn2O4因价格低、无毒、无环境污染、制备简单、研究较成熟,因此有着很好的应用前景,被看作最有可能成为新一代商用锂离子二次电池正极材料.由于LiMn2O4电化学循环稳定性能不好,表现在可逆容量衰减较大,尤其在高温下(>55℃)使用衰减更严重,从而限制了它的商业化应用.经过近十几年的研究,人们对其衰减机理有了比较清晰的了解,提出了造成容量衰减的几种可能原因如Jahn-Teller畸变效应、Mn2+在电解质中的溶解、出现稳定性较差的四方相以及电解质的分解等.通过掺杂、表面包覆、制备工艺的改进,人们已能制得循环稳定性能较好的尖晶相材料.本文结合我们研究小组的最新研究成果对锂离子二次电池正极材料LiMn2O4的最新研究进展进行综述和评论.     

Li1+xCoyMn2-x-yO4的结构及电化学性能研究

利用溶液相合成技术把钴掺入到主尖晶石相中制得掺钴尖晶石相材料。所合成的材料具有颗粒分布均匀及结晶性能好等特点。利用X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外分光光度计及扫描电子显微镜对所合成掺杂锂材料的结构性能进行表征。研究表明掺杂钴可提高材料的结构稳定性能，减少锰在电解液中溶解，减少锂离子在材料中迁移电阻。电化学性能测试结果表明所合成掺钴材料Li1.03Co0.05Mn1.92O4具有较好的初始容量及循环稳定性能。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4制备新工艺

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺来制备锂离子的电池正极材料LiMn2O4,并对制备的材料进行了粒度,化学成分以及电化学性能测试,制备的LiMn2O4为正尖晶石结构,而且物质纯净,同一批次制备的材料化学成分均匀,粉末粒度分布范围窄,中粒径为10．67um,首次充电容量为124mAh/g,放电容量为115mAh/g,循环次数达30次时,放电容还大于100mAh/g,循环稳定性,球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使原料粒度细化而且粒度均匀,旋转合成工艺能使反应物和反应产物的温度均匀,粒度均匀,晶型结构与成分均匀,球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能性能良好的LiMn2O4。     

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。     

锂离子电池正极材料Li_(1 x)Mn_2O_4的合成及其性能研究

采用醋酸锰和醋酸锂作为起始反应物,在水溶液中混合均匀,通过加热蒸发形成混合均一的反应前趋体并在不同温度下焙烧可获得最终产物．在８５０℃下,起始反应物锂锰摩尔比例采用１.１：２可获得电化学性能较好的活性材料．利用热重分析及红外光谱对反应历程进行分析并提出了可能的反应机理．对所合成的产物进行ＸＲＤ、结构形貌及电化学性能进行测试研究,表明其颗粒细小、分布均匀、结晶性能好、为蜂窝状结构、比表面积较大,初始容量较高和循环稳定性能良好,初始容量达１２８ｍＡｈ／ｇ．     

锂离子电池正极材料LiNiO2的制备和性能研究

本文介绍了以氢氧化锂和氢氧化镍为原料通过高温法合成镍酸锂的方法,并讨论了合成了条件对产物电化学性能的影响。实验结果表明,合成反应温度,反应时间,Ｌｉ／Ｎｉ摩尔比对镍酸锂电化学性能有较大的影响,合成出具有电化学活性的镍酸锂需要严格控制反应条件。     

锂离子电池正极材料LiCrxMn2-xO4的合成及性能研究

采用Pechini法制备了尖晶石LiCrxMn2-xO4正极材料,并用X射线衍射仪、扫描电镜、充放电测试等手段研究了其晶体结构、表观形貌和电化学性能.结果表明,该法制备的尖晶石LiCrxMn2-xO4(0≤x≤0.1)正极材料为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;晶胞参数随着Cr含量的增加而减小,但是Cr掺杂量对于产物的相结构和晶体形貌影响不大;Cr含量的增加使得LiCrxMn2-xO4的比容量减小,但却提高了尖晶石结构的稳定性和循环性能.     

锂离子电池阴极材料LiMxMn2-xO4的合成方法研究

尖晶石LiMxMn2-xO4是最有希望替代LiCoO2的新一代锂离子电池阴极材料。本文对其晶体结构进行了详细的描述;综合评述了近年来各种制备LiMxMn2-xO4的方法,包括高温固相反应、微波烧结法、固相配位反应等“固相合成法”以及Pechini法、溶胶-凝胶法、微乳化等“软化学合成法”。并对各方法的优缺点进行了分析对比。其中“固相配位反应法”是本文作者的创新方法,既保持了高温固相反应法操作简便、易于工业化生产的的优点,同时也具有煅烧温度低、煅烧时间短、产品形貌较好、粒度相对较小、而且化学计量可控等优点。因此,该法具有十分巨大的潜在应用价值。     

锂离子电池正极材料的研制新进展

综述了锂离子电池正极材料的最近发展动态,着重介绍了被修饰的正极材料、O3-LiCoO2、LiFeO2的合成方法及电化学性能。展望了锂离子正极材料的发展趋势。     

S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成与性能

为了扩大锂离子电池正极材料LixMn2O4的工作电压范围，在保证良好循环性能的基础上提高材料的容量，本文对S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成工艺和电化学性能进行了研究．溶胶-凝胶法合成的各试样均为纯的立方尖晶石相，且结晶状态良好．S—Co复合掺杂综合了S掺杂效应和Co掺杂效应，改善了LiMn2O4的电化学性能，在2．4—4．3V充放电压范围内，初始容量较高，达到170mAh／g，30次循环后容量不但没有衰减而且有一定增加．     

层状Li0.7CoxMn1-xO2正极材料的合成与电性能研究

通过离子交换法在空气气氛中合成了具有O2型结构特征的掺Co3+型层状正极材料Li0.7CoxMn1-xO2, 用XRD、SEM、粒度分析和电性能测试等手段研究了煅烧温度和掺钴量对前驱体碱锰青铜及目标正极材料性能的影响.在900℃煅烧16h合成的前驱体Na0.7Co0.2Mn0.8O2具有P2型层状碱锰青铜结构特征, XRD特征峰尖锐.样品Li0.7Co0.2Mn0.8O2 在2.25～4.20V首次放电容量为162mAh·g-1, 循环40次后, 容量保持率在90%以上; 充放电曲线光滑, 仅存在2.70～2.90V唯一充放电平台, 在循环过程中未发生可逆相变.     

纳米级LiMn2O4尖晶石合成及电化学性能研究

以Ｌｉ２ＣＯ３和Ｍｎ（ＮＯ３）２为原料,以聚丙烯酰胺为高分子网络剂制得前驱体后,用微波加热技术敢纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４粉体后,通过循环伏安及充放电技术对其进行电化学性能测试表明,该材料的电化学比容量为１２０ｍＡｈ／ｇ,循环５０次后衰减率为４．７％;通过ＳＥＭ及ＸＲＤ分析蓁同观形貌表明,材料不仅相纯度高,粒度返于纳米级,有利于Ｌｉ＾＋的嵌入／脱嵌,本文所的微波－高分子网络技术不仅惧有优良性能的锂     

负极活性材料Li4Ti5O12的研究进展

介绍了负极材料Li₄Ti₅O₁₂的物理特性和电化学性能,详细介绍并评述了Li₄Ti₅O₁₂ 在锂离子电池和不对称型超级电容器中的应用情况,总结了Li₄Ti₅O₁₂的不同合成方法及材料的电化学改性研究进展.     

水合氧化钛制备Li4Ti5O12及在电化学混合电容器中的应用

以水合氧化钛溶胶为起始反应物,在其中加入活性炭、柠檬酸和锂盐,干燥后在800℃热处理12h,制得具有尖晶石结构的新型准纳米晶Li₄Ti₅O₁₂. 电化学测试表明,该材料的首次嵌脱锂效率可达99.3%,85mA/g电流条件下的可逆嵌锂容量为152.3mAh/g,嵌脱锂平台稳定. 将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成Li₄Ti₅O₁₂/AC电化学混合电容器. 充放电测试表明,在该混合电容器中,Li₄Ti₅O₁₂电极在85mA/g电流条件的比电容量为96.4mAh/g,电容器充放电效率达96.5%.