钛掺杂尖晶石LiMn2O4的制备及电化学性能

为解决锂离子电池正极材料LiMn2O4的容量衰减的问题,以TiO2为掺杂体采用固相法制备了LiMn2-xTixO4,并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明:制备的LiMn2-xTixO4(x≤0.1)具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,并且颗粒形貌随钛的引入得到改善.电化学测试结果显示:钛掺杂能使LiMn2O4的循环性能提高,电化学容量衰减得到抑制.其中LiMn1.995Ti0.005O4具有较好的初始比容量和高温循环性能.     

锌掺杂正极材料尖晶石LiMn_2O_4的制备及电化学性能

为改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学循环性能,以乙酸锂、乙酸锰和乙酸锌为原料,采用固相法制备了LiMn2-xZnxO4(x=0.02、0.04、0.06),并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明所制备的LiMn2-xZnxO4具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,锌的掺入细化了尖晶石颗粒,增强了Li+在固相中的扩散能力。电化学测试结果显示锌掺杂能抑制LiMn2O4的电化学容量衰减现象,使其循环性能得到显著提高。其中LiMn1.96Zn0.04O4表现出最佳的循环性能,循环20次后放电容量可保持在106.6mAh/g。     

尖晶石型LiMn2O4容量衰减因素及改性研究进展

本文论述了锂离子蓄电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的结构、性质及容量衰减的原因.从体相掺杂、表面修饰、电解液优化、添加剂的使用及材料比表面积几个方面,对改善LiMn2O4循环及高温性能的技术或方法进行了综述.     

稀土掺杂锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(X=0.005～0.1)的结构和电性能研究

采用微波与传统加热相结合的方法首次合成了稀土掺杂基锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(x=0.005～0.1)材料,电化学性能测试结果表明材料在掺杂量为x=0.01时表现出最大放电比容量,同时具有很好的循环稳定性,经过100次循环其容量衰减仅为14.9%;XRD测试结果表明在LiMn2O4尖晶石晶格中掺入合适量的Nd对稳定尖晶石骨架结构起重要作用;FTIR分析技术揭示了容量少量衰减的原因.     

尖晶石LiMn2O4容量衰减原因及对策

尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因包括活性物质的化学稳定性和结构稳定性两方面。其中HF是造成活性物质化学溶解的主要原因,尖晶石结构发生变化也导致容量衰减,而尖晶石材料的化学不稳定性往往会促成结构的变化。掺杂(体相、表面相)和富锂相结合的方案能更有效地抑制尖晶石LiMn2O4的容量衰减。     

稀土掺杂锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(X=0.005～0.1)的结构和电性能研究

采用微波与传统加热相结合的方法首次合成了稀土掺杂基锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(x=0.005-0.1)材料，电化学性能测试结果表明材料在掺杂量为x=0.01时表现出最大放电比容量，同时具有很好的循环稳定性，经过100次循环其容量衰减仅为14.9%；XRD测试结果表明在LiMn2O4尖晶石晶格中掺入合适量的Nd对稳定尖晶石骨架结构起重要作用；FTIR分析技术揭示了容量少量衰减的原因。     

S掺杂LiMn2O4尖晶石的合成与性能

分别用溶胶-凝胶法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4-xSx,在掺S量x＞0.04时,两种方法都不能获得纯的立方尖晶石相.LiMn2O4-xSx电化学性能测试结果表明,S掺杂对LiMn2O4的4V区性能没有明显的改善,但是在3V区具有良好的循环性能,30次循环后容量不但没有衰减而且有一定的增加.S掺杂对LiMn2O4在3V区的改善作用为扩大材料的工作电压范围、提高材料的初始容量提供了一条可能的途径.     

锰酸锂表面改性提高循环性能的研究进展

尖晶石型LiMn2O4正极材料目前还存在初始容量较低、容量衰减快、高温性能差等问题。表面改性是一种常用的改性方法,它能有效地改善锰酸锂的性能。主要介绍了金属氧化物、含Li化合物、聚合物、金属、氟化物、氧化物玻璃以及一些含氧盐对锰酸锂的表面改性及对其循环性能影响的研究进展,概括了锰酸锂不同表面改性方法的优缺点,并提出了可行的改进方案。     

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.     

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。     

LiMn2O4的机械活化-湿化学合成机理

以MnO2为锰源,采用机械活化与湿化学集成的方法首次在水溶液中合成了尖晶石锂锰氧化物。研究表明,经机械活化后的MnO2具有较高的反应活性,其在水溶液中与锂化合物反应2h后,产物的嵌锂量达3．94％。其尖晶石锂锰氧化物的形成过程经历了MnO2的预活化和预还原、MnO2的锂化、结构重组与转晶3个步骤,随合成时间的延长,合成产物的化学组成与物相结构趋于稳定,所得合成材料具有完整而稳定的尖晶石结构,并具有良好的热稳定性和充放电循环稳定性,富锂尖晶石Li1.04Mn1.96O4的初始充电容量为122．4mAh／g,初始放电容量为112．0mAh／g．分别达其理论容量的97．4％和89.1％;第2～5次循环的放电容量稳定在111.7～110.7mAh／g之间。     

F掺杂影响LiMn2O4性能的机理研究

F掺杂可以提高锂离子电池正极材料LiMn2O4的初始容量,但使材料的循环性能变差。其原因是F的掺入降低了Mn的平均价态．Mn^3 的量增加,提高了材料的初始容量．但Mn^3 量的增加也加剧了Mn的溶解和Jahn—Teller畸变,使材料的循环性能变差。F掺杂虽然降低了材料的循环性能．但提高了材料的初始容量,为改善阳离子掺杂方法的不足提供了一条可能的解决途径。     

LiMxMn2-xO4正极材料的表面改性机理研究

采用溶胶-凝胶包裹法对尖晶石LiMn2O4及其阳离子掺杂LiM0.1Mn1.9O4(M=Li，Ni)正极材料进行了表面改性研究．X射线衍射及电子探针线扫描分析表明，表面改性以后的晶粒仍为尖晶石结构，表面改性离子Co的浓度由表及里逐步减小．电解液溶蚀实验及电化学循环测试表明，表面改性后的正极材料LiM0.1Mn1.9O4的抗溶蚀性明显增强，循环性能优良．性能改善的原因是表面改性以后，尖晶石晶粒表层Mn^3 离子浓度降低，Mn^4 离子浓度大大增加，减少了Mn^3 发生歧化反应的机会．     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

以醋酸锰、硝酸锂为原料,采用乙二胺四乙酸-柠檬酸(EDTA-CA)络合法,制备了正尖晶石型LiMn2O4超细粉末晶体。应用TG-DSC,XRD,CV及恒流充放电测试等手段对前躯体及LiMn2O4粉体进行性能表征,确定了其最终的合成温度为600℃。常温下,组装成半电池,初始放电容量为120.2mAh/g,循环50次后容量保持在70%左右。     

尖晶石LiMn2O4表面包覆MgO及其性能

Mn^2 在电解液中的溶解是引起LiMn2O4正极材料性能恶化的重要原因。用沉淀法在LiMn2O4表面包覆一层Mg(OH）2,再进行热地理,制备由表面包覆MgO的LiMn2O4。用X光电子能谱、扫播电镜和X射线衍射对包覆前后的LiMn2O4的结构进行了表征。充放电测试结果表明．经表面修饰处理后LiMn2O4的循环及高温性能明显改善。研究结果表明表面修饰北理可以抑制正极材料和电解液之间的相互作用．是改善锂离子二次电池正极材料性能的有效途径。     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的掺杂改性研究

尖晶石型锰酸锂是最有希望替代LiCoO2、LiNiO2成为锂离子电池正极的材料.根据掺杂元素的性质从阴离子掺杂、阳离子掺杂和复合掺杂几个方面综述了近年来锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的掺杂改性的研究成果,并对该材料的未来发展进行了展望.     

非整比锂锰尖晶石的合成与电化学性质

A nonstoichiometric spinel phase (Li1.1Mn2.1O4 y) was synthesized using reheological phase reaction method. It was characterized by XRD and XPS techniques. The particle size and shape of the expected compounds were observed by transmission electron microscopy technique. The composition of new spinel phase was checked by ICP. The electrochemical properties of the spinel phase (Li1.1Mn2.1O4 y) were also investigated. The results showed that the Li1.1Mn2.1O4 y behaved excellent recharge ability to compare with stoichiometric LiMn2O4. The initial discharge capacity of the battery was 126mAh/g when current density was 1mA/cm^2 over voltage range of 4.4 to 3.0V. It dropped slowly during 60 cycles. After 100 cycles, the discharge capacity was retained at 117mAh/g (about 93% of initial discharge capacity) when the metallic lithium was the anode. The outstanding electrochemical properties of Li1.1Mn2.1O4 y make it possible to be used as a promising cathode material. The novel synthesis method provides a simple and effective route for inorganic material synthesis.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备技术及其研究进展

尖晶石LiMn2O4是最有希望替代LiCoO2的新一代锂离子电池的正极材料。本文对锂离子电池的工作原理和3种正极材料作了简要介绍。综述了近年来LiMn2O4制备技术的研究进展,并对其今后的发展进行了展望。     

Co、Cr、Al掺杂LiMnO_2的离子交换法制备及其性质研究

采用离子交换法制备Co, Cr及Al掺杂LiMnO_2,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和恒电流充放电等技术检测和分析合成产物的物相、形貌及电化学性能.研究表明掺杂后LiMnO_2仍然保持原来的结构,但晶粒形貌发生了改变,晶格常数总体变小.与未掺杂的LiMnO_2相比,Co、Cr及Al掺杂LiMnO_2具有更高的放电容量和更好的循环性能.随着掺杂量的增加,Co、Cr及Al掺杂LiMnO_2的放电容量逐步下降,但循环性能不断改善.在掺杂的LiMnO_2中,LiMn_(0.95)Cr_(0.05)O_2的放电容量最高,达到198.1mAh/g,而LiMn_(0.85)Al_(0.15)O_2的放电容量最小,LiMn_(0.90)Cr_(0.10)O_2循环性能最好,而Co掺杂的循环性能最差.