稀土掺杂锂电池正极锰酸锂的合成及电化学性能

采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池性能测试仪等系统分析了Pechini法合成的LiMxMn2-xO4(M=La,Ce,Nd;x=0,0.02,0.03)的结构、形貌、首次充放电及循环稳定性等.结果表明;除LiCe0.03Mn1.97O4、LiNd0.03Mn1.97O4样品含有微量杂质相(CeO2或Nd2O3)外,其他样品均具有纯的尖晶石型LiMn2O4结构;样品呈规则的球形或近球形,粒径为1.0～2.0μm;采用适量的稀土掺杂可显著提高LiMn2O4样品的首次充放电和循环稳定性能,LiLa0.02Mn1.97O4样品的首次放电容量为123.3 mAh/g,经30次循环充放电后的容量仍保持在112.8 mAh/g,容量保持率为91.5%,远高于相同条件下未掺杂样品的容量保持率.     

Li-Mn-Al-O锂离子正极材料的合成及其性能

以Mn2O3,Al(NO3)3.9H2O和LiOH.H2O为原料,采用固相合成法制备掺铝锰酸锂材料。研究结果表明:掺铝样品是一种复相,物相组成为尖晶石LiMn2O4和单斜型Li2MnO3;掺铝后材料颗粒粒度变小,晶体形状为类球形;该材料性能介于层状LiMnO2和尖晶石LiMn2O4性能之间,当掺铝量为0.1时,最高容量可达197mA.h.g-1,循环20次后,容量还高于在190 mA.h.g-1;掺铝可提高材料的电导率,促进锂离子在电极中的迁移,提高材料电化学性能。     

固体电解质Li_5La_3Ta_2O_(12)包覆LiMn_2O_4的改性研究

采用溶胶-凝胶的方法低温制备石榴石结构的固体电解质Li5La3Ta2O12,并用其包覆Li Mn2O4来改善材料的电化学性能。通过XRD,SEM和TEM等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试分析材料的电化学性能。研究结果表明:Li5La3Ta2O12包覆的Li Mn2O4材料与未包覆的材料相比,其电化学性能得到明显改善,经过150次循环后包覆材料的放电比容量保持率为92%,在高倍率10C(C为倍率)下包覆材料放电比容量为61.2 m A·h/g,而未包覆材料放电比容量仅为40.7 m A·h/g;包覆Li5La3Ta2O12后,Li Mn2O4的阻抗明显减小,大幅度提高了其循环性能和倍率性能。     

锂离子电池La2O3包覆LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2正极材料的制备

采用液相共沉淀法与高温固相法合成了La2O3包覆Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2的锂离子电池正极材料,采用XRD和电化学方法表征了材料的结构与电化学性能.结果表明,在1 000 ℃焙烧10 h制备的Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2材料经包覆2%的La2O3后,具有较佳的电化学性能.其0.1 C倍率首次放电容量和首次充放电效率分别为151.2 mAh·g-1 和83 8%,首次循环后的交流阻抗为162.2 Ω,以0.2 C倍率循环20次后的放电容量为140.7 mAh·g-1 .     

锂离子电池负极材料Li3．9Mn0．1Ti5O12／C的性能研究

文章采用固相法合成了电化学性能优异的碳包覆的锂离子电池负极材料Li3．9Mn0．1Ti5O12／C,并对材料进行了XRD、激光粒度分析、循环伏安测试及恒电流充放电测试。结果表明：Mn的掺杂未改变材料的晶体结构,由于Mn4＋对Li4Ti5O12的晶胞内部的掺杂和C对其晶胞外部的包覆,使复合材料的电导率,大电流循环稳定性和可逆比容量都明显提高。在1C充放电循环时,Li3．9Mn0．1Ti5O12／C首次放电容量为162．4mAh／g,50次循环后,稳定在159．6mAh／g,容量保持率为98．3％;在2C充放电循环时,首次放电容量达到了153．5mAh／g,展示了优良的电化学特性。     

(1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2的低温固相制备及电化学性能研究

采用低热固相法在700 ℃合成了 (1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2 (x=0.3, 0.5, 0.7)正极材料,并对其相组成、结构、微观形貌进行了表征,对电化学性能进行了测试. 实验结果表明,x=0.7时合成样品中出现尖晶石LiMn2O4相. X=0.3、0.5材料在循环中比容量逐渐升高,后续循环稳定性较好. Fe掺杂加速了x=0.5材料容量的上升,第二次循环时放电比容量高达189.5 mAh/g.     

醋酸盐体系无焰燃烧合成LiMn_2O_4及性能研究

以醋酸锂和醋酸锰为原料,浓硝酸为辅助氧化剂,在温度600℃、时间3 h下采用无焰燃烧合成尖晶石型Li Mn2O4锂离子电池正极材料,研究了不同浓度硝酸对制备尖晶石型Li Mn2O4的影响.通过XRD和SEM分别研究了产物的物相组成及微观形貌;通过电性能测试研究了产物的比容量变化.实验结果表明,当n(Li)∶n(Mn)=1∶2(mol/mol)时,可得到Li Mn2O4单相,硝酸浓度对燃烧产物颗粒影响也较大;硝酸浓度为15 mol/L时产物初始放电比容量为112.1 m Ah/g,40次充放电循环后,放电比容量为99.0 m Ah/g,容量保持率为88.3%,具有较好的容量及存储性能.     

层状钙钛矿巨磁阻材料La_(1.2-x)Nd_xSr_(1.8)Mn_2O_7的微结构研究

利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)及高分辨电子显微镜(HREM)研究了层状巨磁电阻材料La1.2-xNdxSr1.8Mn2O7(x=0.2)的显微结构.研究结果表明,Nd掺杂氧化物La1.2Sr1.8Mn2O7仍具有四方对称性,即掺杂Nd没有改变原有的晶体结构.通过HREM观察发现,Nd掺杂氧化物La1.2Sr1.8Mn2O7含有较多的缺陷,其中包括与其他RP相形成的共生结构、(101)剪切结构以及一些比较复杂的缺陷结构.     

Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2富锂正极材料表面修饰LaF_3及其电化学性能的研究

采用溶胶凝胶方法合成Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2富锂正极材料,通过化学沉积技术在Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2颗粒表面沉积La F3颗粒.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统研究了La F3包覆对材料电化学性能的影响.合成的材料具有α-Na Fe O2层状结构且La F3颗粒均匀包覆在颗粒表面,表面修饰La F3后的样品表现出更高的比容量和更好的倍率性能,电化学性能测试表明La F3表面修饰层有助于缓解电解液中HF对活性材料的腐蚀,降低电荷跃迁电阻(Rct),增强锂离子的扩散能力.     

LiLaxMn2-xO3．95F0．05的结构及电化学性能研究

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)和电化学测试对高温固相合成尖晶石LiLaxMn2-xO3.95F0.05(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)结构和电化学性能作了研究.La的掺杂稳定了材料的八面体结构,使LiLaxMn2-xO3.95F0.05的循环性能优于LiMn2O4和LiMn2O3.95F0.05,同时F的掺杂保证了材料的初始容量,LiLa0.02Mn1.98O3.95F0.05充放电30循环后,放电比容量保持在114.6mAh·g-1,使得材料具有较好的性能.     

La1.6-xNd0.4SrxCuO4超导体的正电子实验研究

用正电子寿命谱研究了La1.6-xNd0.4SrxCuO4(x=0.12,0.15,0.20)和La1.88Sr0.12CuO4,结果表明随着Sr掺杂量的增加,空穴载流子增加,而正电子寿命却减小,分析认为可能是正电子密度分布权重由CuO2面向Nd替代后的La(Nd,Sr)-O层转移的结果.并分析了体系的电子密度ne随Sr掺杂量的变化关系,表明随着Sr掺杂量的增加ne逐渐增大.但对同样Sr含量的La1.88Sr0.12CuO4和La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4其ne基本相同,体现出Nd替代La对样品的载流子数目没有明显影响.     

多元掺杂尖晶石锰酸锂LiCo0.02La0.01Mn1.97O3.98Cl0.02的电化学性质研究

采用高温固相浸渍法合成了多元复合掺杂的尖晶石锰酸锂正极材料LiCo0.02La0.01Mn1.97O3.98Cl0.02.采用X衍射分析仪、扫描电镜、马尔文激光粒径分析仪、电化学工作站以及充放电分析仪等设备表征了材料的电化学性能与特性.XRD表明所合成的材料具有良好的尖晶石型结构特征,所掺杂是元素Co,La分别占据了元素Mn的位置,元素Cl占据了元素O的位置.合成材料LiCo0.02La0.01Mn1.97O3.98Cl0.02比材料LiMn2O4有更好的电化学特性,150次循环后的比容量保持率在91.7%.     

Nanostructured LiMn2O4 and their composites as high-performance cathodes for lithium-ion batteries

Improvement of the energy density and power density of the lithium-ion batteries is urgently required with the rapid development of electric vehicles and portable electronic devices. The spinel LiMn2O4 is one of the most promising cathode materials due to its low cost, nontoxicity, and improved safety compared with commercial LiCoO2. Developing nanostructured electrode materials represents one of the most attractive strategies to dramatically enhance battery performance, such as capacity, rate capability and cycling life. Currently, extensive efforts have been devoted to developing nanostructured LiMn2O4 and LiMn2O4/carbon nanocomposites to further improve the rate capability of lithium-ion batteries for high-power applications. In this paper, recent progress in developing nanostructured LiMn2O4 and LiMn2O4/carbon nanocomposites is reviewed, and the benefits to the electrochemical performance of LiMn2O4-based cathodes by using these electrode materials are also discussed.     

NaCl?CaCl2熔盐回收废旧锰酸锂电池中金属锰的电化学方法

750°C条件下NaCl?CaCl₂熔融盐中直接电解还原LiMn₂O₄回收金属锰为废旧锂离子电池的回收提供了新的思路。采用电化学手段研究LiMn₂O₄在涂覆电极表面的还原过程，结果显示，锰酸锂的还原过程是分步进行的，还原过程为Mn(IV) → Mn(III) → Mn(II) → Mn；在电脱氧12 h条件下，0.5?3 V的产物为CaMn₂O₄、MnO、(MnO)_x(CaO)_1?x、Mn，电解电压达到电压在2.6 V时单质锰出现，增加电压可促进锰的脱氧进程。电脱氧随着三相界面的推进由外向芯部逐渐进行，当电压较大时会加快还原反应的动力学过程，并产生两个阶段的三相界面。     

尖晶石型LiMn1.925Co0.025Ti0.025Sn0.025O4的合成及性能研究

利用高温固相法制备了尖晶石型LiMn2O4、LiMn1．925Co0．075O4、LiMn1．925Co0.0375Ti0.0375O4、LiMn1．925Co0．025Ti0.025Sn0.025O4锂离子电池正极材料，并用XRD、充放电测试、循环伏安、电化学阻抗测试等研究了其结构和电化学性能．结果表明：掺杂样品均为单一尖晶石结构，在0．2C和3．0-4．2V条件下恒流充放电，发现掺杂后材料的循环性能有很大改善，其中LiMn1．925Co0．025Ti0．025Sn0．025O4具有较高的放电容量，50次循环后容量衰仅为7．97％．活性物质在不同的电位下具有不同的电化学特性，电化学阻抗谱明显不同，并对其进行了解释．     

锂离子电池正极材料LiMn2-xCrxO4-3xF3x的合成与性能研究

以CrF3为掺杂原料,采用高温固相制备了锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2-xCrxO4-3xF3x.采用XRD、SEM和充放电能实验对其结构和性能进行了表征.实验结果表明,阴阳离子共掺杂对尖晶石LiMn2O4的循环性能有一定的改善.其中LiMn2-xCrxO4-3xF3x(x=0.10)室温下循环20次后放电比容量衰减率为首次容量(120.58 mAh/g)的4.73%.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4/Ag的合成及表征

以醋酸锂、醋酸锰和硝酸银为原料,采用柠檬酸络合燃烧法制备LiMn₂O₄/Ag复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电以及交流阻抗技术分析和检测合成产物的物相、形貌及电化学性能.结果表明:LiMn₂O₄/Ag复合材料由LiMn₂O₄和金属Ag组成,银均匀地分布在LiMn₂O₄颗粒中;与LiMn₂O₄相比,LiMn₂O₄/Ag复合材料具有更高的比容量、更高的库伦效率和更低的极化;Ag的添加可提高LiMn₂O₄的循环性能,尤其是高倍率充放电循环性能.     

溶胶-凝胶法合成LiAl0.1Mn1.9O4 及其电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成LiAl0.1Mn1.9O4,XRD的结果表明掺杂少量的铝后并没有改变晶体的结构。利用恒流充放电测试手段比较研究了尖晶石型的LiAl0.1Mn1.9O4,铝的掺杂后的LiAl0.1Mn1.9O4比没有掺杂的LiMn2O4更好的可逆性能,更好的循环性能。     

锂离子电池正极材料LiCu0．05Mn1．95O3.9V0．1的结构与电化学特性

以溶胶-凝胶法合成了阴阳离子复合掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料LiCu0.05M0．95O3.9F0.1 ,XRD表征合成产物具有良好的尖晶石结构；SEM测试表明所合成产物的颗粒达到了亚微米级，且分布均匀，形貌较好。以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池，经充放电循环测试可知：LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1材料比LiMn2O4正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减，循环性能有了很大改善，表现出很好的电化学可逆特性。     

铋修饰LiMn2O4 锂离子电池正极材料的研究

采用溶胶凝胶法合成了LiMn2O4及其表面Bi修饰材料, 通过聚丙烯酸(PAA)螯合的Bi(NO3)3溶液浸泡LiMn2O4以及煅烧合成了PAA-Bi/LiMn2O4材料. 采用TGA、XRD、SEM、循环伏安和充放电循环研究了3种锂离子电池正极材料的综合性能. 研究表明,Bi修饰的2种LiMn2O4材料电池的循环稳定性均提高. PAA浸泡-煅烧法的优点是避免了杂质Bi2Mn4O10的形成,PAA-Bi/LiMn2O4的首次放电容量损失较少,同时电池的循环稳定性大大提高.