喷雾干燥法制备LiMn1．5Ni0．5O4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LiMn1.5Ni0.5O4，并研究了其电化学性能。研究发现，室温条件下，在3．20～4．95V的充放电电压范围，LiMn1.5Ni0.5O4的首次可逆容量为132mAh／g，并显示出良好的循环性能，在3．20～4．50V和4．50—4．95V两个电压区间内，首次可逆容量分别为25和100mAh／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。     

离子交换法制备LiMn1-xCoxO2及其电化学性能

采用离子交换法制备出层状结构锂离子电池正极材料LiMn1-xCoxO2(0.1≤x≤0.5)。X射线衍射和扫描电镜进行分析表明材料具有明显的层状结构和良好的结晶性。电化学性能研究表明,LiMn0.5Co0.5O2的最高放电容量为175mAh/g,并且具有良好的循环性能,在3.0～4.5V的冲放电电压范围内,经过20次循环,可逆容量达95%。对实验结果的研究表明,随着Co含量的增加,材料具有更明显的层状性能和更优的循环性能。     

离子交换法制备LiMn1-chCoxO2及其电化学性能

采用离子交换法制备出层状结构锂离子电池正极材料LiMn1-xCoxO2（0．1≤x≤0．5）。X射线衍射和扫描电镜进行分析表明材料具有明显的层状结构和良好的结晶性。电化学性能研究表明，LiMn0.5C0.5O2的最高放电容量为175mAh／g，并且具有良好的循环性能，在3．0～4．5V的冲放电电压范围内，经过20次循环，可逆容量达95％。对实验结果的研究表明，随着Co含量的增加，材料具有更明显的层状性能和更优的循环性能。     

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.     

流变相法合成Li2ZnTi3O8的电化学性能

采用流变相法成功合成了尖晶石Li2ZnTi3O8.X射线衍射(XRD) 分析结果表明所合成的尖晶石颗粒结晶良好.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,所得Li2ZnTi3O8粒径较小,分散较均匀.将所合成的样品作为锂离子电池电极材料,采用充放电测试和循环伏安测试研究了其电化学性能.电化学性能测试结果表明,该材料的放电比容量和循环性能都较好,在0.05～3.0 V 电压下,以100 mA/g进行充放电,首次放电比容量为234.6 mAh/g,100次循环后放电比容量仍保持在208.5 mAh/g.     

LiNi0.5Mn1.5-xTix O4 的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.5Mn1.5-xTixO4,研究了材料结构和电化学性能. 电化学测试表明,当掺钛量为0.3时,材料具有较好的循环性能,在0.1 C,0.5 C和1 C充放电时,容量分别为134 mAh/g,127 mAh/g和76 mAh/g. 循环伏安测试显示,4.2 V和4.85 V出现2个氧化峰,在4.56 V和3.88 V出现2个还原峰,证实此材料中Mn存在+3和+4混合价态.     

锂离子电池用纳米Co3 O4 材料的电化学性能研究

采用sol-gel法制备了纳米级Co3O4材料,并用SEM表征了由此材料制备的电极的形貌. 对材料进行了恒流充放电测试,并通过充放电曲线研究了材料的容量和倍率性能. 结果表明,制备的钴氧化物的颗粒尺寸在20 nm左右,材料的可逆容量和电化学循环稳定性较目前商业化的碳材料有较为明显的提高,材料在1 C倍率下的首次可逆容量为964 mAh/g,第60次循环的可逆容量仍可达到786 mAh/g.     

钛酸锂作负极锂离子电池体系研究

研究了以Li4Ti5O12为负极,分别以LiCo0.5Ni0.5Mn0.5O2,LiMn2O4或LiFePO4为正极的锂电池体系. 先筛选不同厂家的正负极材料,然后再匹配成电池做循环性能研究. 测试表明,经筛选的LiCo0.5Ni0.5Mn0.5O2,LiMn2O4与LiFePO4三种材料分别与Li4Ti5O12组成电池的初始容量分别为963、931、960 mAh;500次充放电循环后容量保持率分别为96.56%、87.69%、98.1%. 其中LiCo0.5Ni0.5Mn0.5O2体系的初始容量最高,LiFePO4体系的循环性能最好. 3种不同正极材料的钛酸锂锂离子电池在85 ℃环境下搁置4 h,电池形变少于5%.     

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%.     

AlF_3包覆对Li_(1.17)Mn_(0.53)Ni_(0.2)Co_(0.1)O_2正极材料电化学性能的影响

采用控制结晶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.17Mn0.53Ni0.2Co0.1O2,并采用AlF3对其进行包覆,通过XRD、SEM、TEM和电池充放电测试研究了AlF3包覆量对材料结构和电化学性能的影响.TEM观察表明,在颗粒表面形成一层10~20nm厚的AlF3包覆层.电化学性能测试表明,AlF3包覆可有效改善材料的循环性能,提高材料的放电比容量和库仑效率.当包覆量为1%时,样品具有最优异的电化学性能,在0.05℃下的首次放电比容量由未包覆时的228mAh/g提升至274mAh/g,库仑效率高达86.7%;在0.5℃下经50次循环后容量保持率为93%.     

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％。     

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％。     

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．     

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 .     

复合材料LiMn2O4/活性炭的电化学行为

利用充放电测试、循环伏安和交流阻抗等方法研究LiMn2O4/活性炭复合材料在1 mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC有机电解液中的电化学性能.研究结果表明:复合材料同时具备超级电容器高功率密度和锂离子电池高能量密度的特点;复合材料的容量包含活性炭的双电层电容和LiMn2O4电化学反应的容量;当活性炭的质量分数为20％时,10C倍率下复合材料的首次放电容量高达76.4 mA.h/g,100次循环后容量几乎没有衰减(0.01％),与纯LiMn2O4电极相比有很大提高.     

Application prospects of high-voltage cathode materials in all-solid-state lithium-ion batteries

All-solid-state lithium-ion batteries are lithiumion batteries with solid-state electrolytes instead of liquid electrolytes.They are hopeful in solving the safety problems of lithium-ion batteries,once their large capacity and long life are achieved,they will have broad application prospects in the field of electric vehicles and large-scale energy storage.The working potential window of solid electrolytes is wider than that of liquid electrolytes,so high-voltage cathode materials could be used in all-solidstate lithium-ion batteries to get higher energy density and larger capacity by elevating the working voltage of the batteries.The spinel LiNi0.5Mn1.5O4material,layered Li–Ni–Co–Mn–O cathode materials and lithium-rich cathode materials can be expected to be applied to all-solid-state lithium-ion batteries as cathode materials due to their highvoltage platforms.In this review,the electrochemical properties and structures of spinel LiNi0.5Mn1.5O4material,layered Li–Ni–Co–Mn–O cathode materials and lithiumrich cathode materials are introduced.More attentions are paid on recent research progress of conductivity and interface stability of these materials,in order to improve their compatibility with solid electrolytes as cathode materials in all-solid-state lithium-ion batteries and fully improve the properties of all-solid-state batteries.Finally,the existing problems of their application in all-solid-state lithium-ion batteries are summarized,the main research directions are put forward and their application prospects in all-solid-state lithium-ion batteries are discussed.     

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%.     

以竹纤维为模板制备微米管状Li4Ti5O12负极材料

以竹纤维为模板,Ti(OC4H9)4和Li(Ac).2H2O为原料,用模板法制备锂离子电池微米管状Li4Ti5O12负极材料。采用XRD,SEM,BET,充放电实验和交流阻抗等对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。研究结果表明:制备的微米管状Li4Ti5O12负极材料由尖晶石型纳米Li4Ti5O12颗粒构成,具有较大的比表面积,该材料具有良好的电化学性能,在0.5~3.0 V,0.1C倍率下的首次放电比容量为178 mA.h/g,充放电循环100次后放电比容量仍保留162 mA.h/g,且倍率性能优异。     

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%.