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。     

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．     

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·     

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.     

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。     

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．     

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%.     

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·     

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。     

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.     

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％。     

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 .     

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％。