掺杂尖晶石型锂锰氧化物的合成与电化学性能研究

用液相法合成出掺锂、镍、钛的尖晶石锂锰氧化物.用FT-IR、XRD、XPS对合成的材料进行了表征,并研究了电化学性能.研究结果表明:掺锂、镍、钛样品在进行充放电时,在4V区域,其初始放电容量高达140.9mAh/g,循环性能明显好于纯尖晶石样品,主要原因可以归结于掺入的镍、钛离子替换了部分处于16d位置的锰离子,导致尖晶石晶胞出现收缩和锰的价态提高,从而抑制Jahn-Teller效应,提高了尖晶石结构的稳定性.

螯合法合成掺杂尖晶石型锂锰氧化物及其电化学性能研究

用螯合法合成出掺杂镍和氯的尖晶石锂锰氧化物LizMn2-xNixO4-yCly.用能谱和原子吸收光谱分析测试了合成的样品的组成.分析了材料的电化学性能、FT-IR和XRD特性.结果表明:与没有掺杂的锂锰氧化物相比,掺杂量适当的样品其初始放电容量大,循环性能好,且在4.6～4.8V的电压平台较长.这归结于镍离子替换了部分处于16d的锰离子,使结构趋于更加稳定.

掺钛电解二氧化锰制掺杂LiMn_2O_4的电化学性能

由掺钛电解二氧化锰和氢氧化锂固相烧结制得系列掺钛或掺镍-钛或掺钴-钛的尖晶石锂锰氧化物样品。采用XRD、充放电循环、交流阻抗、拉曼光谱和环境扫描电镜研究了掺杂对样品电化学性能的改善作用。实验结果表明,在4.6-2.5V电压区间,600℃合成的掺钛尖晶石样制备的扣式电池新样、未经过充放电循环贮存3个月的贮存样、经过40循环充放电并以充电态存放3个月的充电-贮存样进行的充放电循环中,初始放电容量分别为205mAh·g-1、172mAh·g-1和175mAh·g-1,40循环的容量衰减率分别为20.5%、12%、16%。掺钛明显改善尖晶石样的贮存性能。交流阻抗实验表明,掺钛可以保持尖晶石样品存放过程电荷传递阻抗和SEI层阻抗的稳定,并明显减小充电-贮存样的这两项阻抗。非原位XRD衍射表明,掺钛改善了存放过程样品晶粒的稳定性。在深度放电的条件下同时掺杂钴-钛或镍-钛不能明显改善尖晶石样的电化学性能,而掺钛能明显改善尖晶石锂锰氧化物的贮存性能。

掺杂Li-Mn-O尖晶石的贮存性能研究

由掺钛电解二氧化锰制备掺钛、掺镍-钛、掺钴-钛的尖晶石锂锰氧化物.充放电实验表明,在4.6～2.5V电压范围,掺杂样品的充放电性能最好.600℃掺钛样、600℃未掺杂样、750℃未掺杂样的新样的初始容量分别为205、189和207mAh/g;充电态存放3个月样品的初始容量分别为175、135和126mAh/g.40循环的容量衰减率分别为16%、47%和52%.X射线光电子能谱和红外分析表明,掺钛增强了结构中氧的结合能,明显改善了样品的放电性能和充电态的存放性能.

掺镍钛锂锰氧化物的合成与电化学性研究

用螯合法合成出掺杂镍和钛的尖晶石锂锰氧化物LiMn2-x-yNixTiyO4.用能谱和原子吸收光谱来测定所合成的样品的组成,同时分析了样品的SEM,TEM,XRD,FT-IR、晶胞参数及电化学特性.研究结果表明:掺钛样品(S3样品,组成为:LiMn1.95Ti0.05O4)的初始放电容量高,掺杂的镍离子可以稳定样品的晶体结构.提高样品(S2样品,组成为:LiMn1.95Ni0.05O4)的循环稳定性.S4样品(组成为:LIMn1.90Ni0.05Ti0.05O4)因同时掺杂镍和钛离子具有很高初始放电容量161.0mA·h/g及良好的循环稳定性.同时S4样品的整个放电过程晶胞体积仅增长了0.23%,比纯尖晶石样品的6.5%要小得多.这使得材料在锂离子反复嵌入/脱嵌过程中结构能够保持稳定.

掺钛、钴、镍的Li-Mn-O尖晶石的电化学性能研究

由掺钛电解二氧化锰与氢氧化锂及掺杂剂烧结制备掺钛或掺镍-钛或掺钴-钛的尖晶石锂锰氧化物样品。在4.6～2.5V电压范围和1C倍率的电流下充放电时,600℃掺钛样、600℃和750℃的未掺杂样的初始容量分别为205mAh/g、189mAh/g和207mAh/g;将经过40循环测试并以充电态存放3个月的600℃掺钛样、600℃和750℃未掺杂样再次充放电时,初始放电容量分别为175mAh/g、135mAh/g和126mAh/g,在40循环中平均1次循环的容量衰减率分别为0.4%、1.1%和1.3%。循环伏安实验表明,掺钛明显改善充放电反应的可逆性。拉曼分析表明,掺钛对充电态样品的Mn-O键有明显的增强作用。XRD(X射线衍射)分析表明,600℃掺钛样具有立方晶格,晶轴a为0.8242nm。因此,掺钛可以明显改善样品的放电性能和充电态存放性能。