尖晶石型LiMn2O4的研究进展

尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池的正极材料之一是近年来的研究热点。尖晶石型LiMn2O4的合成方法有许多种，主要有固相法、水热合成法、共沉淀法、溶胶一凝胶法等。对各种合成方法的优缺点进行比较。同时就近年来科技工作者对LiMn2O4的性能优化作综合论述，主要包括掺杂和表面包覆，并对今后LiMn2O4的发展方向做了阐述。     

尖晶石LiMn2O4掺杂改性研究进展

尖晶石型LiMn2O4是一种极有前途的锂离子电池正极材料，具有原材料资源丰富、价格低、环境污染小、合成工艺简单等优点，但在循环及存放的过程中，存在容量衰减，在高温情况下尤为严重．对尖晶石型LiMn2O4材料的容量衰减机理进行了探讨，并对该正极材料的金属离子掺杂改性研究进行了综述．     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及其掺杂改性

采用固相合成法制备了锂离子电池用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过同时加入Cr3 和F对材料进行了体相掺杂改性.用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电循环实验对制备的锂离子电池性能进行了测试.结果表明:未掺杂的LiMn2O4正极材料首次放电容量为115.3mAh·g-1,循环25次后容量降为96mAh·g-1;掺杂Cr3 和F的材料同样具有尖晶石型结构,随掺杂量增加,首次放电容量略有降低,但循环性能有较明显改善,充放电效率提高,其中掺杂量为0.10的样品首次放电容量为111.5 mAh·g-1,循环25次后容量保持率达91.8%.     

尖晶石型LiMn2O4电极材料交流阻抗的研究

利用柠檬酸络合法制备锂离子正极材料尖晶石型LiMn2O4，利用X衍射，循环伏安，冲放电测试，交流阻抗等手段对其进行了研究，发现活性物质在不同的电位下具有不同的电化学特征，当电位处在平台区时和处在非平台区时，交流阻抗谱明显不同，电位处于非充放电平台区时，高频表现为锂离子电极材料中的固态扩散，处在充放电平台区时，高频表现为电子到达活性物质的通道的阻抗。     

尖晶石型LiMn2O4 电极材料的制备及性能研究

以硝酸锰、硝酸锂和尿素为原料制备尖晶石型LiMn₂O₄ 锂离子电池电极材料, 考察了Li 和Mn 的比例、尿素用量、预置炉温、焙烧温度及时间等工艺条件对合成产物的组成结构及电化学性能的影响。最佳工艺条件下制备的产物具有纯净的尖晶石结构, 均一的颗粒度及优良的电化学性能。     

尖晶石型LiMn2O4电池材料的研究现状

对尖晶石型LiMn2O4电池正极材料的制备和性能,以及掺杂、表面修饰等的研究现状做了简要评述,分析了对LiMn2O4容量衰减的改善及循环性能提高的影响因素.     

胶晶模板法制备尖晶石型正极材料LiMn2O4

通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法制备尖晶石型LiMn2O4材料,并探讨焙烧温度对材料性能的影响.运用热重分析(TG)、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电测试和循环伏安测试等方法对LiMn2O4样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征和测试.研究结果表明:在不同温度下制备的LiMn2O4样品均具有较好的尖晶石型结构,且粒径分布均匀:在700℃时制备的LiMn2O4样品(S-700)具有最佳的电化学性能,在3.0～4.4 V时,0.2C倍率首次放电比容量为130.9 mA·h/g; 0.5C倍率首次放电比容量为126.4 mA·h/g,50次循环之后容量仍有102.7 mA·h/g,具有良好的循环稳定性.     

高能量密度LiMn2O4微球的制备及其电化学性能研究

采用控制结晶法制备的球形MnCO3前驱体与Li2CO4在高温煅烧条件下进行固相反应合成了高能量密度尖晶石型LiMn2O4微球。通过扫描电子显微镜对不同反应时间形成的球形MnCO3产物观察表明,球形MnCO3前驱体是由许多小粒子通过静电作用力组装而成的球形微米二次粒子,其形成经历了一个成核一聚结的过程。球形MnCO3前驱体经高温锂化后可以直接获得高振实密度的LiMn2O4微球（1．8g·cm^-3）,煅烧前后形貌未发生明显改变。LiMn2O4微球在常温和高温（55℃）条件下的电化学性能测试表明,在0．5C（1C=148inA·g^-1）倍率时,常温下的首次充放电比容量分别为117．3和116．0mAh·g^-1,充放电能量密度分别为480．8和462．0Wh·kg^-1,50次循环后的放电能量密度保持率为98．8％;高温下的首次充放电比容量分别为119．6和115．6mAh·g^-1,充放电能量密度分别为487．6和462．9Wh·kg^-1,50次循环后的放电能量密度保持率仍达到92．3％。     

微米级锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的合成及性能

对微米级和常规固相反应方法制备的锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的结构和性能进行了比较,并采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD)及慢扫描循环伏安(SSCV)、交流阻抗(EIS)的电化学测试方法对材料进行了表征．结果表明微米级的尖晶石LiMn2O4,颗粒均匀,晶体结晶性好;在10次慢扫描循环伏安曲线中,容量衰减相对较小;从材料的交流阻抗谱中可看出,随着循环的进行,靠近循环伏安峰电位附近的电荷转移电阻变化小．     

正极材料尖晶石LiMn2O4掺杂Ce6+的合成与性能研究

由高温固相法合成了锂离子电池正极材料尖晶石LiCexMn2-xO4(x=0～0.5),并经XRD和电化学等测试。实验结果表明,材料LiCe0.03Mn1.97O4在常温和高温下都具有较好的循环性能和电化学性能。     

凝胶法制备尖晶石LiMn_2O_4

用柠檬酸凝胶法和草酸凝胶法制备了尖晶石LiMnO4 ,用X -射线衍射、透射电镜 ,差热分析和充放电测试研究了样品的结构和性能。依据Scherre公式计算出样品粒径在 2 8 5～ 34 2mm之间 ,75 0℃焙烧 4h制备样品的初充放电容量为 114 3mAh/g .     

Capacity fading of spinel LiMn2O4 during cycling at elevated temperature

A normal spinel LiMn2O4 as cathode material for lithium-ion cells was cycled galvanostatically (0.2 C) at 55℃. To determine the contribution of each voltage plateau to the total capacity fading of the cathode upon repeated cycling, the capacities in each plateau were separated by differentiation of voltage vs. capacity. The results showthat the capacity fading in the upper voltage plateau is more rapidlythan that in the lower during discharging, while in charging process,it fades slower than that in the lower voltage range. The increased capacity shift and aggravated self-discharge/electrolyte oxidation during discharging contribute to a high fading rate in the upper step. Capacity shift also takes place during charging process, which again enhancing the fading rate of the lower voltage plateau. An increase in capacity shift, as a result of an increase in polarization of the cell, plays a major role in determining the fading rate in each voltage plateau, further reflecting the thickening of the passivation layer on the active particles, and the accumulation of electrolyte decomposition. The relative capacity loss for modified spinels is well correlated withthe relative increase in the polarization of the half-cells, confirming the above causes for capacity fade of this kind of cathode material.     

正尖晶石型LiMn2O4的制备及性能

采用乙二胺四乙酸-柠檬酸(EDTA-CA)络合法,以硝酸锂、硝酸锰为原料制备了正尖晶石型LiMn2O4超细粉末晶体,采用FTIR、TG-DSC、XRD、SEM、TEM和BET等手段对LiMn2O4的前驱体及LiMn2O4粉末进行了表征.结果表明:当Li/Mn摩尔比为0.6、(Mn Li)/(EDTA CA)摩尔比为0.5时,在600℃下煅烧4 h,制备出的LiMn2O4粉末为正尖晶石型,其BET比表面积为7.994 8m2/g,粒径小至40 nm,有轻微团聚.LiMn2O4脱嵌后对Li 的最大吸附容量达5.3mmol/g.     

尖晶石LiMn2O4的低热固态反应法合成及其表征

尖晶石LiMn2O4是性质稳定的化合物,主要应用于锂离子电池的正极材料．利用低热固态反应法制备尖晶石LiMn2O4具有便于操作、污染小和容易控制的优点．本实验以柠檬酸、氢氧化锂和醋酸锰为原料合成前驱体,通过红外光谱、差热分析等对前驱体组成、结构及热分解过程进行了研究,将前驱体进一步焙烧得到尖晶石LiMn2O4,通过对其磁化率的测定对其组成进行确认．