柠檬酸络合反应方法制备尖晶石型LiMn_2O_4

采用柠檬酸络合反应方法制备了尖晶石型ＬｉＭｎ２Ｏ４正极材料，并考察了合成条件对合成产物电化学性能的影响。合成产物中的Ｌｉ／Ｍｎ比例及合成温度是影响合成产物电化学性能的关键因素。在最佳合成条件下，即Ｌｉ／Ｍｎ＝１／２及温度８００℃，制备的ＬｉＭｎ２Ｏ４具有完美的尖晶石结构及良好的电化学性能，完全可以用于高比能长寿命的锂离子蓄电池。

镁、溴共掺杂对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备出LiMn_2O_4和LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)锂离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5 C倍率下,LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)的放电比容量为119 m Ah/g,与LiMn_2O_4相比,其首次放电比容量提高了3.6%,循环100次后,Li Mn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的容量保持率高达86.9%。在5 C倍率下,LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)的放电比容量为91.1 m Ah/g,比LiMn_2O_4提高了24.1%。实验表明,Mg、Br共同掺杂提高了LiMn_2O_4的放电比容量,并明显改善其循环稳定性和倍率性能,从而获得了较好的综合电化学性能。

快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆LiMn_2O_4正极材料的结构和电化学性能

为进一步提高动力电池正极材料锰酸锂(LiMn_2O_4)的循环稳定性,通过溶胶-凝胶法用快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3作为包覆材料对LiMn_2O_4进行表面修饰,探讨了不同包覆量对复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微观结构以及形貌进行表征。结果表明:La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3的包覆并没有改变LiMn_2O_4晶体结构及空间构型;相比纯的LiMn_2O_4样品,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品颗粒表面较为粗糙;涂层为薄膜状结构,均匀且完全包覆在LiMn_2O_4颗粒的表面。利用电化学测试方法测试其电化学性能,测试结果表明,当La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆量为5%时,具有较好的电化学性能,首次放电比容量为127.4 m A·h/g(0.1 C),25℃循环400次后容量保持率为91.2%,55℃循环100次后容量保持率为91.1%;与未经表面修饰的样品相比,其首次放电比容量为119.1 m A·h/g(0.1 C),400次的容量保持率为61.9%,100次容量保持率为77.9%,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品的电化学性能尤其是循环性能得到明显的提高。

尖晶石LiMn_2O_4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。

稀土掺杂对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构及电性能的影响

利用微波加热技术合成稀土掺杂基锂离子电池正极材料LiMn2-xRExO4(RE=Y,Nd,Gd,Ce),通过XRD、循环伏安及恒电流充放电测试研究了稀土掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。XRD测试结果表明,合适的掺杂量可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用,稀土离子的引入可以部分取代原有的三价锰离子,由于稀土离子的离子半径较三价锰离子大,因此稀土掺杂锰酸锂材料的晶胞参数比未掺杂材料大,在一定程度上扩充了锂离子迁移的三维通道,更有利于锂离子的嵌入与脱嵌;循环伏安及恒电流充放电测试结果表明稀土掺杂有效提高了LiMn2O4材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。

F掺杂影响LiMn_2O_4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,Mn3+的量增加,提高了材料的初始容量,但Mn3+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。

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。

尖晶石LiMn_2O_4容量衰减的原因及解决方法

尖晶石 LiMn_2O_被认为是最具发展前景的锂离子电池正极材料,但其容量衰减快和循环性能差是制约其商品化的主要原因。分析了尖晶石 LiMn_2O_4容量衰减快和循环性能差的原因,将其归结为内因和外因;在此基础上,从离子掺杂、表面修饰、电解液改性、合成工艺优化几个方面讨论了改善尖晶石 LiMn_2O_4性能的解决方法。

溶剂组成对尖晶石LiMn_2O_4正极材料电化学性能的影响

使用恒电流充放电和粉末微电极循环伏安方法研究了尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解质溶液中的电化学性能,结合溶剂组分和电解质溶液的理化特性,探讨了影响尖晶石LiMn2O4正极材料电化学性能的溶剂因素。研究表明,电解质溶液组分在电极导电剂表面的氧化电位是决定LiMn2O4电极在其中的电化学循环性能的重要因素。在满足一定的氧化电位的前提下,LiMn2O4初始放电容量与电解质溶液的电导率大小有关。

尖晶石型LiMn_2O_4的制备及结构研究

将LiNO3和以沉淀法制备的Mn3O4按一定比例混合制成样品,在空气气氛中分别以不同温度(300℃,400℃,500℃和700℃)进行烧结合成.利用差热-热重分析、X射线衍射、电子能谱及Raman光谱等测试手段对材料的结构及其随烧结温度变化情况进行了研究.首次观察到尖晶石型LiMn2O4的Ra man特征峰.研究表明,低温烧结得到的样品为富氧的尖晶石型LiMn2O4;随着烧结温度的升高,结构中多余的氧逐渐放出,晶胞参数增大,晶体的结合能和晶格振动能增强.

LiMn_2L(Ac)_2热分解制备的尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能

通过XRD、SEM及电化学测试等手段研究了前驱体LiMn2L(Ac)2(L为柠檬酸根)的焙烧工艺条件对尖晶石LiMn2O4产物的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明:提高前驱体的焙烧温度有利于获得晶相结构、微观形貌及电化学性能均较好的LiMn2O4样品。在500℃焙烧2h再于750℃下保温8～16h的分段焙烧工艺所得样品的初始容量达到126.0mAh/g,循环50次后容量衰减了14.5%。

锂离子蓄电池正极材料LiMn_2O_4——包覆LiCoO_2对LiMn_2O_4循环性能的影响

将LiMn2O4置于LiAc和CoAc2的混合溶液中,缓慢蒸干溶液,煅烧后获得了包覆LiCoO2的LiMn2O4材料。通过电化学测试研究了钴的包覆量、煅烧温度、煅烧时间对包覆LiCoO2的LiMn2O4材料循环性能的影响,并比较了包覆Li CoO2前后,LiMn2O4材料分别在常温和高温环境下循环性能的差异。实验结果表明,在LiMn2O4的表面包覆LiCoO2,可以使LiMn2O4在常温和高温环境下获得良好的循环性能。

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。

溶胶凝胶法制备高性能LiMn_2O_4薄膜

用溶胶凝胶法在Pt片上采用慢速旋转涂布工艺制备LiMn2O4薄膜。该膜表面呈非致密态,厚度在200nm左右,晶体颗粒大小约为100nm。实验表明:该膜具有较大的放电容量,电流密度在0.01mA/cm2时,容量可达到75μAh/cm2·μm;可承受1mA/cm2的电流密度放电,容量仍有49μAh/cm2·μm。该膜循环性能良好,400次循环后容量没有衰减。

掺钴LiMn_2O_4材料的微波模板法合成

利用微波模板法制备了尖晶石型LiMn2-xCoxO4(x=0、0 1、0 2和0 4)锂离子电池正极材料。利用XRD和SEM等方法对样品进行了表征,结果表明:掺杂后的材料仍是尖晶石相,掺杂Co可提高材料的尖晶石结构稳定性。电化学测试结果显示:与纯的LiMn2O4材料相比,掺杂后的材料循环性能得到提高。x=0 2为最佳值,其初始容量为112mAh/g,40次循环后,容量衰减率为9%。

尖晶石LiMn_2O_4的结构性能与嵌脱锂动力学探讨

采用液相法混合得到的先驱体在不同的温度进行热处理可以合成尖晶石LiMn2O4正极材料;随热处理温度的提高,点阵参数a增大,晶格畸变减小,结晶完善程度提高,容量及循环性能提高,750～850℃温度范围处理的试样其结构可能存在如下相变过程:LiMn2O4(立方相)→LiMn2O4-δ(立方相)→LiMn2O4-δ(四方相);当温度高于850℃时发生的从立方相向四方相的转变使结晶有序度反而降低,性能下降;通过电化学嵌脱锂动力学研究发现随热处理温度升高,锂离子在电极材料中的扩散系数增大。

纳米LiMn_2O_4的制备

以硝酸锂、硝酸锰为原料 ,柠檬酸作为络合剂 ,采用溶胶 凝胶法获得前驱体 ,然后将前驱体在空气气氛中焙烧制备了纳米LiMn2 O4 。采用DTA -TG对前驱体的热分解行为进行了研究 ,用XRD考察了合成产物的结构和纯度 ,用SEM对合成产物进行了形貌观察和尺寸测量 ,并采用氧化 还原返滴定方法测定了合成产物中锰的平均化合价。试验结果表明 ,在 3 0 0℃时已有明显的尖晶石LiMn2 O4 相出现 ;经 3 0 0℃预处理后产物的质量明显提高 ;合成产物的粒度和晶格常数随温度升高而增加 ;预处理后合成产物的形貌呈球形 ,颗粒尺寸在 3 0nm左右且分布均匀 ;锰的平均化合价为 3 .

LiMn_2O_4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%。

LiMn_2O_4合成条件对其充放电性能的影响

研究了锂离子二次电池正极材料LiMn2O4的不同合成条件对其充、放电性能的影响。实验采用EMD与Li2CO3为原料，在750℃下合成尖晶石型LiMn2O4实验结果表明，该材料在1mol／LLiClO4＋PC/DME（体积比1：1）电解液中表现出优良的充、放电性能。

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4的研究现状

从制备方法,循环性能,比容量,高温性能等方面对近年来有关LiMn2O4尖晶石的研究作一综述;讨论合成方法,反应条件,尖晶石的晶体结构及改性对正极材料性能的影响,并预示该类正极材料今后的研究方向。