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.     

荷电态对锰酸锂电池储存性能的影响

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂动力电池,研究锰酸锂电池在不同荷电态下的储存性能,并且利用扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)、循环伏安(CV)和交流阻抗(AC)等分析检测手段表征LiMn2O4电极储存前后的结构、形貌和表面状态变化,测试锰酸锂电池储存前后的电化学性能。研究结果表明:锰酸锂在放电态下储存的容量恢复率最高,达到99.4%;满电储存后容量恢复率最低,为93.6%;储存后锰酸锂电池的循环性能均有所改善,其中满电储存后循环性能最好,170次循环容量保持率为89.7%,储存前170次循环容量保持率为85.4%;锰酸锂电池储存后容量衰减随着荷电态的增加而增加,这主要是由Mn溶解量以及储存后正极表面极化的增加而引起的。     

尖晶石锰酸锂电池容量衰减的机理探析

尖晶石型锰酸锂的容量衰减是限制其大规模应用的瓶颈问题。现有观点认为二价锰离子在阳极上还原成金属锰,催化电解质分解、毒化固体电解质界面(SEI)膜,造成了锰酸锂体系锂离子电池的容量衰减。但最新研究确定锰元素是以二价的锰沉积在阳极上,并没有被还原成金属锰。本研究介绍国内外锰系锂离子电池容量衰减的研究进展,并在"沉积阳极上的锰氧化态是+2价"这个新发现的基础上,结合分析其它文献的实验数据,归纳总结出"二价锰离子与阳极SEI膜中的活性锂离子进行离子交换而沉积在阳极上,阻碍、堵塞活性锂离子的自由进出,从而引起锂离子电池容量衰退"新观点。     

LiBOB合成及其在锰酸锂高温型电解液中的应用

为提高锰酸锂的高温循环性能,以草酸、硼酸、氢氧化锂为原料,用固相法合成锂盐LiBOB;并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、热重-差热分析（TG-DTA）对锂盐结构、形貌及热稳定性进行表征和测试;研究了LiBOB/EC+PC+EMC体系对锰酸锂高温循环性能的影响.实验结果表明,LiBOB具有良好的结晶性和热稳定性,1 C倍率下锰酸锂电池高温循环200次后,容量保持率为97.15%.     

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。     

七甲基二硅氮烷对锰酸锂电池储存性能的影响

为改善锰酸锂的储存性能,以七甲基二硅氮烷为电解液添加剂、自制的LiPF6/EC+DMC+EMC为电解液,研究不同温度下七甲基二硅氮烷对不同荷电态的锰酸锂电池储存性能的影响,并采用扫描电镜、EIS及充放电方法对电极表面形貌及电池电化学性能进行表征和测试.实验结果表明:锰酸锂电池在常温和高温储存1周后,处于放电态电池的循环性能均比处于半电态和满电态的电池的循环性能更优异.放电态的锰酸锂电池常温储存1月后,首次充放电效率为95.22％,2C倍率下循环200次后,容量保持率为96.74％,与电解液中未加七甲基二硅氮烷的锰酸锂电池相比,表现出较好的储存性能.     

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。     

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。     

尖晶石锰酸锂动力电池性能及应用

100Ah动力电池采用尖晶石锰酸锂作为正极材料,400Ah电池组应用于纯电动车,实验表明电池具有良好的电化学性能和安全性能。     

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4的固相合成与表征

对高温固相烧结法制备锂离子电池正极材料的合成工艺进行研究.根据正交试验结果确定的最佳合成工艺条件为反应温度750 ℃,反应时间24 h,锂锰原子数之比nLi∶nMn=1.05∶2.对优化条件下合成的正极材料LiMn2O4进行X射线衍射分析、扫描电镜观察和电化学性能检测.结果表明,该工艺条件下合成的LiMn2O4粉体具有良好的尖晶石结构形貌.组装成的电池在常温下初始比容量为97.38 mA*h/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.     

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.     

尖晶石LiMn_2O_4纳米粉体的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶并结合热处理工艺制备纳米LiMn2O4粉体,利用热重-差热分析,X射线衍射,透射电镜,循环伏安,充放电测试等方法对前驱体的热分解行为、粉体的结构、形貌及电化学性质进行了表征.结果表明:直接以聚丙烯酸(PAA)为螯合剂合成了稳定的溶胶和凝胶, PAA与金属离子摩尔比为0.3:1时,获得凝胶在烧结过程中产生的燃烧热促进了尖晶石LiMn2O4的形成,避免杂相Mn2O3的产生.随着烧结温度的升高,LiMn2O4颗粒粒径逐渐增大,结晶度提高,晶体生长更加完整.其中,750°C烧结8 h获得了由纳米粒子构成、分布均匀、形貌规整、结构稳定的LiMn2O4粉体,首次放电比容量可达135 mAh/g,20次循环后比容量仍有124 mAh/g,具有良好的充放电循环性能以及较高的充放电效率.     

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·     

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.     

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 .