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％。     

Mg2+掺杂对锰酸锂正极材料电化学性能的影响

尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的电压平台高、原料来源丰富、生产成本低廉,但由于Jahn-Teller效应导致晶格畸变和Mn³⁺歧化分解导致过渡金属锰的溶解严重影响电池的循环性能。本文探究了不同Mg²⁺掺杂量对LiMn₂O₄正极材料电化学性能的影响。采用高温固相法制备了LiMg₍(x))Mn₍(2-x))O₄(x=0,0.01,0.03,0.05)样品,并对其组织结构和电化学性能进行分析。结果表明,所有样品均为立方尖晶石结构,呈截断八面体形貌。电化学性能测试表明,当x=0.03时,LiMg_0.03Mn_1.97O₄样品在0.2 C下具有较高的放电比容量和最高的首次库伦效率(98.44%),循环稳定性最佳;在0.5 C下循环100圈后仍具有119.3 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达92.62%。     

尖晶石锰酸锂颗粒的物理特性对电化学性能的影响

采用液相氧化还原法合成了球形二氧化锰和无规则形状的二氧化锰,以此为原料,合成了球形锰酸锂和无规则形状的锰酸锂,比较了球形锰酸锂与无规则形状锰酸锂的物理化学性能及电化学性能的差异,结果表明:球形锰酸锂粒度分布范围窄,比表面积小,充放电循环特性在常温下十分稳定,在高温下也得到较大的改善。     

溶剂组成对LiMn2O4正极材料电化学性能的影响

电解液的溶剂组成影响锂离子电池LiMn2O4正极材料的电化学性能.电解液在电极表面的氧化作用、电解液对电极材料的溶解性和电解液的电导率大小都是影响LiMn2O4电极容量、寿命以及电池倍率充放电性能的重要因素.本文研究了LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解液中的电化学性能,探讨了影响LiMn2O4正极材料性能的溶剂因素.     

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.     

尖晶石锰酸锂颗粒的物理特性对电化学性能的影响

采用液相氧化还原法合成了球形二氧化锰和无规则形状的二氧化锰,以此为原料,合成了球形锰酸锂和无规则形状的锰酸锂,比较了球形锰酸锂与无规则形状锰酸锂的物理化学性能及电化学性能的差异,结果表明：球形锰酸锂粒度分布范围窄,比表面积小,充放电循环特性在常温下十分稳定,在高温下也得到较大的改善。     

溶剂组成圣经LiMn2O4正极材料电化学性能的影响

电解液的溶剂组成影响锂离子电池ＬｉＭｎ2 Ｏ4 正极材料的电化学性能 .电解液在电极表面的氧化作用、电解液对电极材料的溶解性和电解液的电导率大小都是影响ＬｉＭｎ2 Ｏ4 电极容量、寿命以及电池倍率充放电性能的重要因素 .本文研究了ＬｉＭｎ2 Ｏ4 正极材料在不同混合溶剂的电解液中的电化学性能 ,探讨了影响ＬｉＭｎ2 Ｏ4 正极材料性能的溶剂因素 .1　实　验使用高温固相合成方法自行制备ＬｉＭｎ2 Ｏ4 正极材料 ,晶胞参数ａ =0 .82 33ｎｍ ,微晶尺寸ｄ =5 3ｎｍ .实验室自制ＰＣ、ＥＣ、ＤＭＣ、ＤＥＣ、ＤＭＥ、ＤＥＥ五种溶剂 ,分别…     

钴掺杂Mn3O4作为模板制备锂离子电池正极LiMn2O4

以水热合成的钴掺杂Mn₃O₄作为模板,通过固相反应制备尖晶石LiMn₂O₄。XRD谱图和SEM照片显示制备的LiMn₂O₄具有岩石状结构并呈现良好的结晶性,同时Co的引入能够引起LiMn₂O₄晶格的收缩。作为锂离子电池正极材料,Co含量的增加能够提高循环稳定性但降低材料放电比容量,3% Co掺杂的LiMn₂O₄在0.5 C的电流密度下,经过100次循环后,剩余放电比容量达101.6 mAh·g^-1;在10 C的电流密度下,放电比容量可维持在81.0 mAh·g^-1,优于未掺杂的LiMn₂O₄。这是由于Co的引入能够稳定LiMn₂O₄晶体结构并抑制循环中的姜-泰勒扭曲。     

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。     

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·     

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％。     

喷雾干燥法制备LiMn 1.5Ni 0.5O4及其电化学性能

采用喷雾干燥方法合成了高电压锂离子电池正极材料LiMn 1.5Ni 0.5O4,并研究了其电化学性能.研究发现,室温条件下,在3.20～4.95 V的充放电电压范围,LiMn 1.5Ni 0.5O4的首次可逆容量为132 mAh/g, 并显示出良好的循环性能,在3.20～4.50 V 和4.50～4.95 V两个电压区间内,首次可逆容量分别为25和100 mAh/g.而在高温下,该电极材料的电化学性能发生了明显的改变.     

尖晶石型LiMn2O4高温电性能的研究

采用熔盐浸渍法用不同的锂锰源(LiNO3、LiOH*H2O、EMD、CMD)制备了4种尖晶石型LiMn2O4正极材料.对材料进行了XRD结构表征,采用最小二乘法计算了样品的晶格常数.采用BET法测定了各样品的比表面积,测定了各样品的电导率.检测了各样品在高温下的贮藏和循环性能,在高温下作了循环伏安分析.结果表明虽然各样品均属于立方尖晶石结构但晶格常数和比表面积均不相同.以LiOH*H2O和EMD为原料制得的样品的极化最小,在高温下的循环性能最好.     

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.     

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.     

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。     

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·