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.     

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．     

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。     

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Raman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。     

LiMn2O4的热压合成及锂脱嵌研究

采用热压法合成ＬｉＭｎ２Ｏ４材料，研究了在一定时间内热压温度、热压压力对产物相对密度的影响，以及在一定的热压压力和一定的时间条件下，热压温度对产物物相的影响。另外，对产物在不同ｐＨ值溶液中的锂脱嵌行为也进行了研究。对所得产物进行了ＸＲＤ，ＩＲ及ＩＣＰ－ＡＥＳ等测试。     

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。     

固相法制备尖晶石型LiMn2O4的电化学性能

采用固相法在不同温度下(700℃,750℃,800℃和850℃)合成了尖晶石型锰酸锂·应用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安和交流阻抗等技术对材料进行了研究·结果表明,不同温度合成样品的晶格常数均大于标准尖晶石型锰酸锂的晶格常数,颗粒细,粒径分布在0 2～0 4μm·循环伏安测试表明,锂离子脱嵌分两步进行;750℃下合成的样品循环伏安曲线对称性好,随着循环进行,电极表面形成钝化膜,并逐渐趋于稳定·交流阻抗测试表明,电极过程由一个参数控制转化为两个状态参数控制·     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂,并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明,700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g,容量保持率为89％。     

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.     

锰酸锂合成的动力学研究(Ⅰ)──氧气气氛

用热分析仪测试不同升温速率下,氢氧化锂和二氧化锰在氧气气氛中的差热分析曲线,结合DoyleOzawa法和Kissinger法研究锰酸锂合成的动力学;计算各反应阶段的表观活化能,依次为59462kJ·mol-1,92672kJ·mol-1,163271kJ·mol-1和107524kJ·mol-1·并确定反应级数,频率因子,速率常数,推导出每个反应阶段的动力学方程·为制备尖晶石型锰酸锂提供理论依据,进一步优化工艺条件·     

Al^3＋、Cl^掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

采用以柠檬酸为配位剂的溶胶-凝胶法制备了复合掺杂Al、Cl两种元素的锂离子电池正极材料LiMn2_xAlxO4_yCly.采用X射线衍射、透射电子显微镜及充放电循环等方法分析研究了不同掺杂量对材料结构、粒径及电化学性能的影响.结果表明,制备的样品具有良好的尖晶石结构,其中LiMn1.9A10.103.9C10.1的高温(55C)循环性能最佳,初始放电比容量为105.2 mAh/g,25次循环后容量仅衰减4.37%.显示Al-Cl复合掺杂能有效的改善尖晶石的高温电化学性能.     

合成条件对LiMn2O4微观结构及电化学性能的影响

探讨了热处理制度中合成温度,保温时间及原料中Ｍｎ／Ｌｉ摩尔比诸因素对ＬｉＭｎ２Ｏ４和结构和电性能的影响,为制备性能优良的ＬｉＭｎ２Ｏ４材料提供了理论依据。     

高倍率长寿命的锂离子电池正极材料LiMn1.5 Ni0.5 O4

LiMn2O4是一种含锂的尖晶石结构化合物,充放电反应过程中这种化合物能提供锂离子在正负极之间嵌入-脱出循环所需要的三维通道. 该文给出在LiMn2O4中添加一定量的过渡金属元素Ni来高压煅烧优化其性能. 所制备的LiMn1.5Ni0.5O4显现出较好的纯相尖晶石结构,电化学性能测试表明在10 C放电倍率下循环3 000周后仍保持初始容量的80%.     

锰酸锂动力电池体系研究

从负极材料、电解质溶液、电压范围3方面研究了适合于锰酸锂动力电池的最佳体系,结果表明：成本低廉的天然石墨非常适合作为锰酸锂动力电池的负极材料,使用改良电解质溶液后电池的循环寿命可延长200次,锰酸锂电池在3.0～4.2V之间稳定性最好,使用寿命最长,体系确定后的锰酸锂动力电池安全性能、循环寿命、高温性能、低温性能良好。