尖晶石LiMn2O4的合成和电化学性能研究

采用高温固相反应法合成具有尖晶石结构的锂离子二次电池正极材料LiMn2O4，进行稀土元素La的掺杂修饰，形成复合氧化物LiMn2-xLaO4。对材料进行XRD、FESEM、循环伏安、充放电等测试。实验结果表明，合成的材料具有比较标准的尖晶石结构，La元素掺入可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定材料骨架结构的作用，更加有利于锂离子的迁移，从而有效提高了LiMn2O4的电化学可逆性和循环稳定性。

尖晶石LiMn2O4的合成工艺与评价

本文采用不同的起始原料,分别用Pechini法、熔融盐浸渍法和沉淀转化法制备用于锂离子电池正极材料的尖晶石锰酸锂LiMnO4,结合化学分析和X射线衍射分析对产物进行表征.实验结果表明,三种工艺均能制备单相尖晶石,晶格参数与纯LiMn2O4一致:Pechini法制得的产物晶粒度和颗粒尺寸最小,分别为～17nm和～1.5μm.由于三种工艺分别制备了高活性的前驱物,反应组分混合均匀,使固相合成反应能在800℃下6～8小时完成.同时,热处理制度的研究表明,提高煅烧温度可能引起锰的还原,而延长煅烧时间会促进锰的氧化,有助于获得不缺氧的尖晶石.在实验的三种工艺路线中,沉淀转化法是最有希望工业化的.

Sol-Gel合成LiMn_2O_4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-1 HCl中酸浸120 h可得高纯度的-MnO2,-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。

锂离子筛前驱体正尖晶石结构LiMn_2O_4的合成及其特性研究

以 L i2 CO3 和 Mn O2 (EMD)为原料 ,用固相反应法合成了 λ- Mn O2 锂离子筛前驱体正尖晶石结构的L i Mn2 O4;通过 TG- DTA、XRD和 SEM分析 ,确定了最佳制备条件 :合成温度为 85 0°C,L i/ Mn的摩尔比为 0 .5 ,保温时间为 2 4h;设计和制作了流态化的离子交换装置 ,用 0 .2 0 mol· L- 1和 0 .5 0 mol· L- 1的盐酸分别对 L i Mn2 O4进行了动态酸浸析 ,并得到了高纯度的 λ- Mn O2 ,同时采用原子吸收光谱 (AAS)测定了交换液中锂的浸出和锰的溶损情况 .

纳米级LiMn_2O_4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，用微波加热技术合成了纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４粉体，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分析其微观形貌表明，该材料不仅相纯度高，而且颗粒粒度近于纳米级，有利于Ｌｉ＋的嵌入／脱嵌．本文所提供的微波一高分子网络技术不仅为合成具有优良性能的锂锰尖晶石氧化物材料提供了一个新方法，而且为合成其他类型高性能氧化物陶瓷材料提供了一条新思路．

水热合成锂离子正极材料LiMn_2O_4

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。

固相配位化学反应法合成LiMn_2O_4的研究

采用固相配位反应法合成了锂离子电池阴极材料LiMn2 O4 ,研究了前驱体的热解行为以及温度、锂含量和配位体用量对LiMn2 O4 性能的影响。结果表明 :该法在合成温度、煅烧时间、粒度大小及分布等方面均优于传统的高温固相反应合成法。

锂离子蓄电池正极材料LiMn_2O_4的合成

采用简化的Pechini方法制备了锂离子蓄电池正极材料LiMn2 O4尖晶石相 ,研究了其电化学性能。合成温度和煅烧时间是影响其电化学性能的关键因素。比较实验表明 ,采用Pechini方法和简化的Pechini方法 ,在相同温度和煅烧时间下 ,合成样品具有相同的化学成分、电化学性能。在 80 0℃下合成的样品比 65 0℃和 85 0℃温度下合成的样品性能优越。在 80 0℃下煅烧 12h的样品比其他实验条件下样品比容量高 ,经 3次循环后其放电容量约为 13 0mA/g。

尖晶石型LiMn_2O_4的水热合成及其锂吸附性能

以Mn(NO3)2,LiOH和H2O2为原料,通过控制水热反应条件直接合成了尖晶石型LiMn2O4纳米线,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性吸附的离子筛.用XRD,HRTEM,SAED和共存金属离子的分配系数等手段对产物的晶相结构及吸附性能进行了研究.结果表明,水热反应条件对前驱体结构有较大影响,前驱体LiMn2O4和离子筛MnO2均为一维纳米线,离子筛对不同金属离子的选择性吸附顺序为Li+>>Ca2+>Mg2+>Na+>K+,说明离子筛具有较高的Li+选择性.Li+的分配系数为16770.63mL/g,是高温焙烧样品(7917.49mL/g)的2.12倍,表明一维纳米MnO2离子筛对Li+的选择性吸附性能有显著提高.

F^-掺杂LiMn_2O_4的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成掺杂F-的LiMn2O4。通过XRD、SEM对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行分析与表征,测试不同F-掺杂量的LiMn2O4在常温(20℃)、高温(55℃)下的电化学性能。结果表明:所合成的材料具有良好的尖晶石立方结构,无杂相;F-的掺杂提高了材料的比容量,增强了材料的稳定性,改善了其在高温下的循环性能。当F-的掺入量x由0增加到0.1时,材料的比容量由119.7 mA.h/g增加到124.9 mA.h/g,高温下充放电30个循环后容量保持率由79.4%增加到84.4%。

F-Cr复合掺杂LiMn_2O_4的合成及性能研究

采用机械活化-固相合成法制备了尖晶石LiCr0.06Mn1.94O4-xFx锂离子电池正极材料,并用XRD、SEM、EDS和充放电测试等研究了其组成、结构、形貌和电化学性能。结果表明:LiCr0.06Mn1.94O4-xFx(0.04≤x≤0.20)样品为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;F-含量增加,晶胞参数增大,但对LiCr0.06Mn1.94O4-xFx的相结构和晶体形貌影响不大;F-和Cr3+复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能。

Al_2O_3包覆LiMn_2O_4正极材料的合成和电化学性能研究

研究了在锂离子电池尖晶石LiMn2 O4 正极材料上包覆Al2 O3来改善材料在循环过程中的容量衰减问题。通过SEM和X射线衍射研究材料的表观形貌和晶体结构 ,在电化学性能测试中 ,发现包覆Al2 O3可以减少材料与电解液的直接接触 ,阻止了电解液对尖晶石的侵蚀 ,抑制锰离子在电解液中的溶解和由此带来材料结构的改变 ,以及与电解液中微量的HF反应 ,避免了HF对锰离子溶解的加速作用。从电化学循环测试后材料的X射线图谱上可以发现 ,LiMn2 O4 材料包覆Al2 O3后 。

尖晶石LiMn_2O_4前驱体的低热固相反应法合成机理及其结构与热分解过程研究

以氢氧化锂、醋酸锰和柠檬酸为原料 ,采用低热固相反应法制备了 Li+与 Mn2 +摩尔比为 1∶ 2的前驱体化合物 Li Mn2 L( Ac) 2 .通过元素分析、红外光谱、质谱和热重 /差热等测试方法对前驱体的组成、结构、合成反应机理及热分解过程进行了研究 .结果表明 ,可在全固相条件下通过低热固相反应得到锂离子与锰离子达到分子级混合水平的前驱体 ,该前驱体在 3 5 0℃下焙烧 4h即可出现明显的尖晶石相 Li Mn2 O4 产物 .

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4的固相合成与表征

对高温固相烧结法制备锂离子电池正极材料的合成工艺进行研究.根据正交试验结果确定的最佳合成工艺条件为反应温度750℃,反应时间24 h,锂锰原子数之比nLi∶nMn=1.05∶2.对优化条件下合成的正极材料LiMn2O4进行X射线衍射分析、扫描电镜观察和电化学性能检测.结果表明,该工艺条件下合成的LiMn2O4粉体具有良好的尖晶石结构形貌.组装成的电池在常温下初始比容量为97.38 mA.h/g.

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的合成与晶体结构(英文)

Spinel LiMn2O4 powders were prepared using two-step synthesis method consisting of solid-state reaction method and citrate modified sol-gel method. The effects of the calcination temperature and the Li/Mn ratio of raw materials were studied on the physicochemical and electrochemical properties of the spinel LiMn2O4 powders, such as crystallinity, lattice constant and density. The title compound was characterized by powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Polycrystalline LiMn2O4 powers calcined at 750 ℃ were found to be composed of very uniformly-sized microcrystal with an average particle size of 300 nm. The improvement in electrochemical properties was mainly attributed to the process of re-grinding by absolute alcohol.

球磨促进高温固相反应合成尖晶石相LiMn_2O_4

利用球磨促进高温固相反应方法进行了LiMn2 O4的合成 ,研究了球磨时间对原料颗粒大小和反应温度的影响 ,并利用热重分析 (TG)、扫描电镜 (SEM )、X射线衍射 (XRD)等手段对反应过程及产物形貌和物相结构进行了分析。实验结果表明球磨大大地降低了LiMn2 O4的合成温度 ,缩短了合成时间 ,并且晶粒的粒径要比没球磨的样品小。电化学测试结果表明用此种方法合成的尖晶石结构LiMn2 O4其初始放电容量能达到 1 2 0mAh/g 。

熔融盐法制备LiMn2O4材料的合成条件研究

采用熔融盐法制备锂离子电池正极材料LiMn2O4,对制备过程中熔融盐种类、焙烧时间和焙烧温度等影响因素进行了系统研究。通过XRD、SEM和充放电测试,研究了产物的组成结构、形貌及电化学性能。研究结果表明,合成的LiMn2O4样品具有完整的尖晶石结构;样品的粒径分布范围小,平均粒径为几百纳米;优化实验条件之后制备得到的材料,在电压范围3.3～4.3V,充放电电流值为60mA.g-1(0.5C)时,初始放电比容量约125mAh·g-1,最初50次0.5C充放电循环的比容量保持率约为95%,在后续50次1C循环中,比容量保持率为96%左右,循环性能优良。

LiMn_2O_4合成原料的热分析研究

对Li2CO3、EMD及其混合物料进行了TG DSC热力学测试,分析了合成原料的热力学性质及反应机理。结果表明:Li2CO3在700℃才发生分解反应,在1000℃下还未完全分解。EMD在升温过程中发生了两次分解反应,产物分别为Mn2O3和Mn3O4。Li2CO3和EMD的混合物料因低温共熔物的形成,在400℃就发生反应,700℃时反应完成。

醋酸盐-葡萄糖体系溶液燃烧合成尖晶石型LiMn_2O_4研究

以醋酸锂和醋酸锰为原料，葡萄糖为燃料，研究和分析了在550℃溶液燃烧合成尖晶石型LiMn2O4物质的过程、葡萄糖用量对合成LiMn2O4物质的影响，并从热力学的角度探讨了其过程。实验结果表明，仅有醋酸锂和醋酸锰的溶液燃烧合成反应为无焰燃烧，加入燃料后为有焰燃烧；在醋酸盐体系中加入葡萄糖为燃料，燃烧产物LiMn2O4的结晶程度随葡萄糖量增多而逐渐提高，但燃料太多，会使LiMn2O4发生部分热分解。当x（Li）：x（Mn）：x（glucose）=1：2：x，x=1.0-2.0时溶液燃烧合成可得到纯相LiMn2O4物质，x≥3.0得到主晶相为LiMn2O4的产物，x=4.0产物主晶相为贫锂尖晶石Li1-xMn2O4。

LiMn_2O_4的湿法合成及锰的光度法测定研究

The LiMn2O4 spinel was prepared by wet method using Li2CO3, Mn(CH3COO)2·4H2O and CO2 as raw materials. The products were measured by TG/DTA, XRD, IR. The results Showed that the sample calcined at 800℃for 10h was well crystallized monophase product. The contents of Mn?and Mn?of LiMn2O4 spinel were determined simultaneously by spectrophotometric analysis with pyrophosphoric acid.