以Mn_(3)O_(4)为原料制备高性能尖晶石LiMn2O_(4)正极材料

本文实验以Mn_(3)O_(4)为锰源和Li2CO_(3)为锂源,对不同温度制备的尖晶石型LiMn2O_(4)的结构和电化学性能进行了分析研究。XRD分析测试表明在不同温度段制得的尖晶石LiMn2O_(4)均为纯相;SEM分析测试表明不同温度制得的尖晶石LiMn2O_(4)晶粒大小均匀,随着煅烧温度上升LiMn2O_(4)晶粒逐渐长大。尖晶石LiMn2O_(4)的电化学性能测试结果表明,在650~750℃范围煅烧的尖晶石LiMn2O_(4)要优于750℃以上煅烧的样品。

尖晶石型LiMn_(2-x)Ga_xO_4的合成及电化学性能研究

为了提高锂离子电池尖晶石锰酸锂正极材料的循环性能和倍率性能,采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了LiMn2–xGaxO4(x=0,0.02,0.05,0.07)正极材料。研究了Ga掺杂对所制材料性能的影响。结果表明:制得的LiMn2–xGaxO4具有单一的尖晶石结构。当Ga3+掺杂量为x=0.05时,LiMn2–xGaxO4首次放电比容量为117.1 mAh/g,经过95次循环后,放电容量保持率高达97.9%;在高倍率4C条件下,首次放电比容量为100.9 mAh/g,30次循环后放电比容量为102.4 mAh/g,具有优异的倍率性能。

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．

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。

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 .

阴极材料正尖晶石LiMn_2O_4制备方法研究现状

综述了制备锂离子电池正极材料正尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４ 的几种常用方法及其各自特点。对于高温固相反应而言，阐述了原料及合成条件的选择方式，并讨论了焙烧温度、升降温方式及机械研磨对产物晶型结构、粒度大小分布和电化学性能的影响，提出合成温度是控制固相合成正尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４ 的关键因素，直接影响产物的结构、粒度、杂质含量；对于低温合成技术，介绍了通过控制制备前体的反应条件及其转化正尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４ 焙烧温度，来优化材料的组成、结构形貌，提高产物均匀性和电化学性能的途径，认为发展尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４

球形尖晶石LiMn_2O_4的制备及其改性

通过制备球形高密度前驱体MnCO3,并对其预烧,得到球形高密度、高活性的尖晶石LiMn2O4,密度>1.8g·cm-3,纯相初始容量达125mAh·g-1.通过对前驱体MnCO3的体相掺杂和对预烧产品Mn2O3的表面包覆,制备得到体相掺杂和表相掺杂的尖晶石锂锰氧,其循环及高温性能得到明显改善.与体相掺杂相比,表相掺杂能更有效地抑制容量衰减,常温100个循环仍有109mAh·g-1,容量保持率为92.4％;高温55℃,50个循环仍有95mAh·g-1,容量保持率为82.6％.

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%。

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 .

尖晶石LiMn_2O_4的改性研究

Using water soluble organic compound as matrix, Carbon-coated LiMn2O4 was synthesized successfully. Co-doped LiMn2O4 was also synthesized. Physical and electrochemical performances were investigated by XRD, IR, SEM and electrochemical testing. The results showed that due to a better conductivity and stabilization of Co-doped LiMn2O4, the electrochemical performances of LiMn2O4 were improved. And Carbon-coated LiMn2O4 also showed a good property because of the reduction of Mn dissolution. Comparatively speaking, Carbon-coated LiMn2O4 showed a more stable electrochemical performance.

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（XRD）、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、形貌、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。R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，LiLayMn2-yO4-x样品具有纯的尖晶石LiMn2O4结构，样品呈球形或近球形，粒径范围为0．5～2．5μm，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。

掺杂钴对尖晶石LiMn_2O_4的影响

通过溶融浸渍、分段烧结的方法制得尖晶石型LiMn2 O4 、Li1+xMn2 -xCoyO4 ( 0≤x <0 .33 ,0≤y≤ 0 .2 5 )材料 ,并对材料进行了电化学性质、晶格参数和X射线衍射的研究。研究结果表明 ,元素钴的参与使得纯尖晶石型LiMn2 O4 电极对锂离子的反复脱嵌有了更强的承受能力 ,且循环稳定性能有明显提高 ,这归因于掺杂后 3价钴离子进入尖晶石结构的16c位 ,使结构趋于稳定 。

Al^(3+)对尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的表面掺杂包覆改性

采用表面掺杂包覆改性的方法对LiMn2O4尖晶石型锂离子电池正极材料进行改性.以Al为表面掺杂元素,Al(NO3)3为原料,研究了Al3+掺杂量为7.1%(原子分数)时不同温度(300、400、500、600、700、750、800℃)下的改性效果.研究发现,随着热处理温度的升高,改性样品的最大比容量先升高后降低,在700℃达到最大值;循环衰减先增大后降低再增大;这是由于随着热处理温度的升高,包覆层逐渐分解并与LiMn2O4颗粒反应固溶,在750℃完全固溶,衰减达到极小值,而后固溶层向颗粒内部扩散,导致包覆层对颗粒免受电解液溶解的保护能力变弱,因而容量衰减增大.其中700℃热处理5h的样品最大比容量为133.6mAh·g-1,循环50周衰减3.4%.研究表明Al3+表面掺杂包覆改性有利于促进LiMn2O4尖晶石型锂离子电池正极材料的商业化生产,具有大规模应用的前景.

化学镀镍包覆提高尖晶石LiMn_2O_4的高温性能

尖晶石LiMn2O4是最有希望代替钴酸锂的锂离子蓄电池正极材料,高温下容量衰减严重是其得以广泛应用的瓶颈。采用化学镀镍包覆方法对尖晶石LiMn2O4进行了表面改性。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对改性后的尖晶石表面进行了研究。电化学测试结果表明化学镀镍包覆方法能大幅度提高Li-LiMn2O4电池的高温性能。

以Mn_3O_4为前驱体制备尖晶石型LiMn_2O_4及其性能

采用改进的固相反应法合成了高性能的锂离子电池正极材料LiMn2O4。首先,以廉价的MnSO4为原料,通过水解氧化法制备纳米级Mn3O4前驱体;然后,将Mn3O4和Li2CO3混合均匀,在750℃固相反应20 h,得到尖晶石型LiMn2O4。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对Mn3O4前驱体和LiMn2O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明：所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且晶体粒子分布均匀。所制备的LiMn2O4材料在3.0~4.4 V之间,室温（25℃）下,在0.2C倍率下首次放电比容量为130.6 mA.h/g;在0.5C倍率下首次放电比容量为127.1 mA.h/g,30次循环后,容量仍有109.5 mA.h/g,且样品具有较好的高温性能。

控制结晶法合成表面富含钴的尖晶石LiMn_(2-x)Co_xO_4

为了解决尖晶石LiMn2O4在高温下的容量衰减问题,制备出了表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4。采用控制结晶工艺在Mn3O4颗粒表面包覆一层β Co(OH)2,以包覆Co(OH)2的Mn3O4为前驱体,与LiOH·H2O混合,在750℃下反应20h,合成表面富含钴的LiMn2-xCoxO4。X射线衍射分析表明,合成的LiMn2-xCoxO4为尖晶石结构,没有杂相。扫描电镜和能量散射光谱(EDS)的分析结果表明,该尖晶石LiMn2-xCoxO4为类球形,而且表面富含钴。这种表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4在高温下仍然具有良好的电化学性能,在55℃下其首次放电比容量为101mAh·g-1,15次充放电循环之后,仍保持初始放电容量的99%。而尖晶石LiMn2O4在15次循环后,仅能保持初始放电容量的82%。

尖晶石型LiMn_(2-x)In_xO_4(x=0,0.01,0.02,0.05)的合成及电化学性能研究

以醋酸锰、氢氧化锂和三氧化二铟为原料,以柠檬酸为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂In的尖晶石LiMn2-xInxO4(x=0,0.01,0.02,0.05),采用XRD、SEM对目标材料进行了结构和形貌表征,采用恒流充放电、循环伏安(CV)以及交流阻抗(EIS)谱测试对材料进行了电化学性能表征,考察了不同In掺杂量对材料性能的影响。结果表明,当In掺杂量为1%时,LiMn1.99In0.01O4样品具有纯的尖晶石锰酸锂结构,在0.5C和3.4～4.35 V电压范围条件下,LiMn1.99In0.01O4的初始放电容量为119.9 mAh.g-1,经过1C 30次,2C 30次,再0.5C 5次循环后,其放电容量保持率为84.9%,显示了良好的电化学性能。掺杂1%的In的样品比未掺杂的样品具有更优的高温循环稳定性能。

掺钴对尖晶石型LiMn_2O_4正极材料性能影响

采用固相合成法制备了锂离子电池正极材料用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过加入Co对材料进行了掺杂改性研究;用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了材料的晶体结构和微观形貌,充放电循环实验对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:纯相尖晶石型LiMn2O4初始放电比容量为118.91 mA.h/g,循环25次后放电比容量为107.03mA.h/g,比容量保持率为90.01%;掺杂Co的材料同样具有尖晶石型结构,初始放电比容量略有降低,但循环性能有明显改善,掺Co改性样品Li1.05Co0.04Mn1.96O4的初始放电比容量为114.55mA.h/g,25次充放电循环后,放电比容量为105.76mA.h/g,比容量保持率为92.33%。

锂电池阴极材料尖晶石型LiMn_(2-x)La_xO_4的研究

采用高温固相法,合成了掺杂改性的锂离子电池阴极材料尖晶石结构的LiMn_(2-x)La_xO_4(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.10)。用XRD对材料的晶体结构进行了表征。从材料的晶体结构、充放电测试和循环性能等方面分析了掺杂元素镧在稳定晶体结构中的作用。实验表明,掺杂后的材料在常温和高温下的循环性能均得到了明显改善。而且当掺杂量x≤0.04时,材料有较高的放电比容量。

制备条件对尖晶石型LiMn_2O_4的相行为及结构的影响

将 Li NO3和 Mn3O4 按不同物质的量比 [x=n(Li)∶n(Mn) =0 .5 0 ,0 .5 2 ,0 .5 4,0 .5 8,0 .62 ,0 .70 ]混合 ,在空气气氛下 ,于 70 0℃烧结得样品 .实验发现 ,在 0 .5 2≤ x≤ 0 .70的范围内 ,样品均呈现出单相的尖晶石型 Li Mn2 O4 结构 ,晶胞参数随着 x的增加而减小 .将 x=0 .5 0的 Li NO3和 Mn3O4 混合物在不同温度(3 0 0 ,40 0 ,5 0 0 ,60 0和 70 0℃ )下进行烧结处理 .结果表明 ,于 3 0 0℃合成得到的样品为尖晶石型 Li Mn2 O4 ,随着烧结温度的升高 ,晶胞参数增大 ;当温度大于 60 0℃时出现杂相 ,可以通过加入过量的 Li(即 x≥ 0 .5 2 )来加以抑制 .实验结果表明 ,通过控制烧结温度和 Li加入量可以得到理想的尖晶石型 Li Mn2 O4 单相材料 .