水热合成锂离子正极材料LiMn2O4

将水热合成引入到Pechini方法制得了尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4，此方法不但节省原料，而且工艺简单易行。讨论了煅烧温度、粒度和比表面积因素对LiMn2O4电化学性能的影响。结果表明：在煅烧温度为650℃时，晶化完全，粒子尺寸适中，初始容量为122mAh／g。     

影响锂离子电池正极材料LiMn2O4性能的因素

介绍了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法，并以柠檬酸体系溶胶一凝胶法合成LiMn2O4为例，从溶液pH值及含水量、Li的含量及酸与金属离子摩尔比、合成温度及时间、冷却速度及粒度等方面阐述了影响LiMn2O4性能的因素。实验表明，体系溶液最好为饱和溶液，pH值应控制在6．5左右；锂盐略为过量，柠檬酸与金属离子摩尔比为1：1。最佳烧结温度为750℃。8000℃，并合理控制冷却速率，合理控制烧结时间及烧结温度，从而控制粒子半径。     

锂离子电池正极材料LiMn1.95Cr0.05O4的电化学性能

采用分段固相法合成了LiMn2O4和掺Cr的LiMn1.95Cr0.05O4电池正极材料。XRD分析证实2种材料都为尖晶石结构，LiMn1.95Cr0.05O4有较小的晶格常数。循环伏安测试显示掺Cr增强了反应可逆性。交流阻抗测试表明，50次循环后，LiMn2O4电池的反应电阻增加了32．1％，LiMn1.95Cr0.05O4电池的反应电阻只增加21．7％，说明掺Cr可减小反应电阻的增加。     

低温电解法制备球形尖晶石LiMn2O4及性能研究

采用MnSO4-H2SO4混合溶液作电解液，高纯铅板作电极，控制电解池温度为0～10℃，低温电解制取球形MnO2微粒；将其用一定浓度硝酸锂溶液浸渍，经过520℃低温合成、760℃高温结晶获得球径较为均一的球形尖晶石锰酸锂锂离子电池正极材料。通过XRD和SEM对其进行了相结构表征和表面形貌观察。组装试验电池，测得材料初始容量约为105mAh·g^-1，6次循环放电后循环过程趋于稳定，第30次循环充电容量保持在98．1mAh·g^-1，放电容量保持在95．0mAh·g^-1，表现出良好的充放电循环性能。     

Al离子掺杂正极材料LiMn2O4的高温循环性能

采用固相反应法分别合成正极材料LiMn2O4和LiAl，Mn2-xO4（x=0．05，0．1，0.3）。对它们进行XRD和SEM测试，并对比了高温下的循环性能。结果显示：除Al掺杂量x=0．3时，合成物出现了LiAlO2杂质相外，其余皆具有单一的尖晶石相结构。掺杂后的晶体颗粒比较圆润。LiMn2O4在高温下经过20次循环后，其比容量降低29％，衰减很快。造成衰减的主要原因是Mn^3＋歧化反应生成的Mn^2＋在电解液中的溶解，以及Jahn—Teller效应。通过阳离子Al^3＋的掺杂，有效的提高了尖晶石LiMn2O4的高温循环性能。     

Al离子掺杂正极材料LiMn2O4的高温循环性能

采用固相反应法分别合成正极材料LiMn2O4和LiAlxMn2-xO4(x=0.05,0.1,0.3).对它们进行XRD和SEM测试,并对比了高温下的循环性能.结果显示:除Al掺杂量x=0.3时,合成物出现了LiAlO2杂质相外,其余皆具有单一的尖晶石相结构.掺杂后的晶体颗粒比较圆润.LiMn2O4在高温下经过20次循环后,其比容量降低29%,衰减很快.造成衰减的主要原因是Mn3+歧化反应生成的Mn2+在电解液中的溶解,以及Jahn-Teller效应.通过阳离子Al3+的掺杂,有效的提高了尖晶石LiMn2O4的高温循环性能.     

Synthesis and character of spinel LiMn2O4

1　INTRODUCTIONTheincreasingconcernsonportableelectricele mentsdemandmoreandmoreelectrochemicalener gy .Countriesallovertheworldhaveputlargequan tityofmanuallabors ,materialresourcesandfinancialresourcesonbasicresearchanddevelopmentonnewtypeofrechargeablebatteries[1,2 ] .However ,thisnewtypeofbatteriesisbasedonstudyinganddevel opingperfectperformanceofmaterials ,especiallyonmaterialsofthelithiumbatteries.LixMn2 O4 cathodematerialshavebeenwidelystudiedoverthelasttwodecadesasapotentialcand…     

掺杂元素La、F对尖晶石LiMn2O4材料结构及性能的影响

采用X-射线衍射仪(XRK)、扫描电子显微镜(SEM)、电池测试系统等研究了掺杂元素La、F对高温固相合成尖晶石型LiMn2O4材料的相结构、貌、活化性能、循环稳定性能的影响.结果表明:掺杂元素La、F可有效地提高LiMn2O4样品的充放电效率、循环稳定性能:随着掺杂元素F含量的增加,LiMn2O4-xFx样品的初始容量降低、循环稳定性能呈现出先增后减的变化规律;当掺杂元素La、F的含量较少时,LiLay,Mn2-yO4-xFx样品具有纯的尖晶石LMn2O4结构,样品呈球形或近球形,粒径范围为0.5～2.5 μm,LiLa0.02Mn1.98O3.95F0.05样品的初始放电容量为123.6mAh/g,经30次循环充放电后的容量为114.6mAh/g,容量保持率为92.7%,具有较好的活化性能和循环稳定性能.     

Ni-F共掺纳米LiMn2O4正极材料及电化学性能

采用熔盐燃烧合成了Ni-F共掺的纳米LiNi_(0.03)Mn_(1.97)O_(3.95)F_(0.05)(LNMOF)正极材料。结果表明,Ni-F共掺显著提高了材料的倍率性能、循环稳定性及初始比容量,在5、10、15和20 C倍率下,首次放电比容量分别为101.4、92.5、89.4和66.8 mAh?g~(-1),循环1000次后容量保持率分别为77.9%、70.8%、70.9%和72.9%。循环伏安和电化学阻抗测试结果表明,与LiMn_2O_4样品相比,LNMOF正极材料有较低的表观活化能24.72 kJ?mol~(-1)与较大的锂离子扩散系数1.174×10~(-8)cm~2?s~(-1)。对循环前后极片进行XRD分析,发现LNMOF晶体结构基本没有变化。适量的镍和氟共掺杂能够有效抑制Jahn-Teller畸变,稳定晶体结构,在材料的比容量提高的同时,也改善了材料的循环性能。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的循环性能

采用共沉淀法可以制备出首次放电容量高达210 mA.h/g的LiNi0.5Mn0.5O2材料(2.8~4.5 V,电流密度30 mA/g),但材料循环性能受制备过程中的处理工艺影响很大,处理不严格将导致材料循环性能严重下降。围绕材料的循环性问题,对其机理进行了分析并在此基础上对制备工艺进行了进一步改善:分别从配锂方式,烧结过程中的升降温速率以及烧结的保温制度进行了系统研究。结果表明:采用改进配锂方式,缓慢升温速率(2℃/min),高低温结合的烧结制度和快速风冷工艺所制备的材料首次放电容量达到188 mA.h/g,30个循环后仍保持在174 mA.h/g,循环效率有了明显的提高。     

Effects of Mn-Precursor on Performances of LiMn2O4 Cathode Material for Lithium Ion Battery

通过固相烧结工艺,制备了铝掺杂的Li Mn2O4锂离子电池正极材料。其中球型化及鳞块状的Li Mn2O4分别由Al共沉积的锰氧化物(CMO)前驱体及电解二氧化锰(EMD)前驱体制备。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电感耦合等离子光谱仪及方型铝壳全电池充放电测试等手段对试样的物化指标进行了测试。结果表明两组试样都为纯相,同时以CMO为前驱体制备的Li Mn2O4材料具备较好的球型度,更高的振实密度以及更优异的电化学性能。     

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨.从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势.     

Al-Ni掺杂改性LiMn2O4正极材料合成及电化学性能

采用固相燃烧法快速合成了单晶多面体LiAl0.08Ni0.03Mn1.89O4 (LANMO)锂离子电池正极材料,其单晶颗粒暴露面包含{111}、{110}和{100}晶面。研究结果表明,LANMO材料为单相尖晶石型结构,属于Fd3m空间群,结晶性好,颗粒尺寸200-300 nm。在1 C和5 C倍率下LANMO的初始放电比容量分别为110.6和96 mAh·g-1,循环1000次后容量保持率都达到70%以上;在高温(55 ℃)1 C条件下,LANMO材料也具有114.2 mAh·g-1初始放电比容量,表现出优良的电化学性能。动力学性能测试表明,LANMO样品有较高的Li+离子扩散系数1.58×10-11 cm2·s-1和较低的表观活化能23.89 kJ?mol-1。Al-Ni协同改性提高了单晶多面体尖晶石型LiMn2O4材料的晶体结构稳定性,有效抑制了Jahn-Teller效应及降低Mn溶解和增加Li+扩散通道,增大了Li+扩散速率和电极可逆性,提升了其倍率性能和循环寿命。     

Sol-Gel合成LiMn2O4及其锂离子脱嵌／嵌入性能与结构的研究

采用溶胶-凝胶前驱体法合成了正尖晶石结构的LiMn2O4,研究了产物的结构、性能以及最佳的制备条件.结果表明,原料的配比和干胶的焙烧温度对产物的组成、结构以及颗粒形态有重要的影响.进一步的研究表明,LiMn2O4在1.0 mol·L-1HCl中酸浸120 h可得高纯度的λ-MnO2,λ-MnO2浸锂后得到Li+与LiMn2O4所形成的固溶体Li1.01Mn2O4,其锂离子脱嵌/嵌入在结构上是可逆的.固溶体Li1.01Mn2O4的形成可提高材料的锂离子筛分性能.     

高电压正极材料LiMnPO4的研究进展

高电压正极材料LiMnPO4具有无毒、电压高、比容量高、循环性能和安全性能好等优点成为锂离子电池正极材料的研究热点之一,但是较低的电子导电率、本征电导率及较差的倍率性能限制了该材料的实际应用。近几年来,通过增强颗粒间电子导电性、提高颗粒内部的本征电导率和减小颗粒尺寸等,显著提升了LiMnPO4材料的电化学性能。本文介绍了LiMnPO4材料的结构和特点以及近年来国内外的合成和改性方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法、表面包覆、掺杂和制备纳米尺寸材料等。揭示了目前LiMnPO4的研究现状和存在问题,并对今后的发展前景以及研究的重要方向进行了评述。     

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。     

Preparation and electrochemical properties of LiMn1.95M0.05O4 （M=Cr, Ni）

The preparation process and electrochemical properties of LiMn2O4 and LiMnl.95M0.05O4 （M = Cr, Ni） were studied. The results show that the decomposition temperature range of xerogel prepared with lithium acetate and manganese acetate as raw rnaterials is large and the decomposition speed is slow. Oxygen consumed is apt to get a prompt supplement during the preparation of LiMn2O4, and carbonization of the organic matter can be reduced or avoided, which is favorable to the combination of lithium and manganese. Using lithium acetate, manganese acetate, chromium nitrate, and nickel nitrate as raw materials and adopting the citric acid complexing method, it has been found that the prepared powders have high purity, high quality stability, and even doping characters. With the increase of sintering temperature, the particle size and crystal lattice constant of LiMn1.95M0.05O4 （M = Cr, Ni） enhance. However, the purity of the product is relatively high and has no obvious change, which is advantageous to the control of the quality of LiMn1.95M0.0504 （M = Cr, Ni）. Doping with a small amount of Cr3. and Ni^2＋ can stabilize the spinel structure of LiMn2O4, suppress the Jahn-Teller effect, and improve the cycling properties but reduce the initial capacity.     

电解二氧化锰预处理对制备锰酸锂性能的影响

分别采用酸洗、预烧、浸渍掺铬的方式对电解二氧化锰(EMD)进行预处理,研究EMD预处理对制备锰酸锂性能的影响.采用XRD、ICP等手段对预处理的EMD及制备的锰酸锂进行表征,并通过Li/LiMn2O4电池的充放电测试对其电化学性能进行评估.结果表明,酸洗后EMD中的钠、硫等无机杂质含量显著降低;预烧能够有效去除EMD吸附的水分和有机杂质,扩大孔径,增多反应活性位点;对EMD进行浸渍掺铬的预处理,能够得到更加均质的掺铬锰酸锂材料LiCr0.05M1.95O4,并表现出较好的结构稳定性及容量保持率.