锂离子电池LiMn2O4薄膜电极的制备研究进展

尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４是最有希望替ＬｉＣｏＯ２的新一代锂离子电池阴极材料。高能、轻量、超薄将是未来锂离子电池一个十分重要的发展方向。本文对尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４的晶体结构作了简要介绍。综述了近年来在ＬｉＭｎ２Ｏ４薄膜电极制备方面的研究进展,包括静电喷雾沉积（ＥＳＤ）、静脉激光沉积（ＰＬＣ）、射频磁溅射（ＲＦＭＳ）等等,并对今后的研究方向进行了展望。     

锂离子电池阴极材料尖晶石结构Li1＋xMn2—xO4的研究

本文报导尖晶石结构阴极材料Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘＯ４（Ｏ＜ｘ＜１）的制备方法，讨论温度及原料对合成材料的电化学特性的影响，用电化学及结构化学理论研究了化学计量尖晶石结构ＬｉＭｎ２Ｏ４中，过量锂占据晶格中锰的位置，对电池初始容量及循环寿命产生的影响．     

固体电解质Li4.4M0.4Si0.6O4-xLi2O(M=Al,B)的低温合成及导电性

用溶胶－凝胶法,于７００℃合成了Ｌｉ４．４Ｍ０．４Ｓｉ０．６Ｏ４－ｘＬｉ２Ｏ（Ｍ＝Ａｌ,Ｂ;ｘ＝０．００－０．５０）离子导体材料,并用ＤＴＡ－ＴＧ、ＸＲＤ、ＳＥＭ及交流阻抗等技术对样品进行了测试,结果发现：用溶胶－凝胶法可降低Ｌｉ４．４Ｍ０．４Ｓｉ０．６Ｏ４的合成温度,随Ａｌ,Ｂ的掺杂,可提高基质材料的离子导电性,同时随Ｌｉ２Ｏ的掺入可增强样品的致密性并提高了其离子的导电性能。     

尖晶石LiMn2O4锂充放电池的电化学研究

本文报导尖晶石型ＬｉＭｎ２Ｏ４化合物的制备方法，用循环伏安法和交流阻抗技术研究了Ｌｉ／有机电解液／ＬｉＭｎ２Ｏ４电池的电化学行为，用分形理论首次考察和进一步讨论电极材料的阻抗行为随锂离子嵌入或脱嵌电极时的变化。     

杂多化合物的红外光谱研究

本文研究了与Ｋｅｇｇｉｎ结构相关的３１种３大系列（２：１８系列，１：１１系列和双系列）杂多化合物的红外光谱，它们是：ＮＰ２Ｗ１８（Ｎ＝（ＣＨ３）４Ｎ＾＋，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ＾＋，（Ｃ４Ｈ９）４Ｎ＾＋），ＭＰ２Ｗ１８（Ｍ＝Ｌｉ＾＋，Ｎａ＾＋，Ａｇ＾＋，Ｃｕ＾２＋）；ＫｎＺＷ１１（Ｚ＝Ｐ，Ｂ，Ｇｅ，Ｓｉ），ＭＳｉＷ１１（Ｍ＝Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ）和Ｍ（ＰＷ１１）２（Ｍ＝Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅ     

柠檬酸络合法合成锂离子电池正极材料Li_(1 x)Mn_2O_4

90年代初 ,Ｓｏｎｙ技术能源公司首先使ＬｉＣｏＯ2 /Ｃ锂离子“摇椅”蓄电池[1]商品化 .但由于Ｃｏ价格较贵 ,生产成本高以及污染环境等缺点 ,限制了Ｃｏ的使用 .研究和开发用于锂离子电池作正极材料的有ＬｉＮｉＯ2 和ＬｉＭｎ2 Ｏ4 .ＬｉＮｉＯ2 的容量较高 ,毒副作用较小 ,受到人们重视 ,但是制备和纯化十分困难 .尖晶石型ＬｉＭｎ2 Ｏ4 [2 ,3]由于资源丰富 ,价格便宜 ,对环境污染小 ,已成为锂离子电池正极材料研究热点之一 .Ｌｉ1 ｘＭｎ2 Ｏ4 通常的制备方法是固相合成法 ,该法比较简单 ,但焙烧时间长、能耗高、粒度不均匀 .虽然用Ｐ…     

新型含钌异核过渡金属簇合物的合成及其结构表征

利用金属交换法合成了四个新的含钌手性过渡金属簇合物［ＭＲｕＣｏ（ＣＯ）_８（μ_３－Ｓｅ）［η_５－Ｃ_５Ｈ_４Ｃ（Ｏ）Ｒ｝］（ １ Ｍ＝ Ｍｏ, Ｒ＝ ＯＥｔ; ２ Ｍ＝ Ｗ, Ｒ＝ ＯＥｔ; ３ Ｍ＝ Ｍｏ, Ｒ＝ ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯＭｅ; ４ Ｍ＝ Ｗ, Ｒ＝ ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯＭｅ）,并用红外、核磁、元素分析测试结果进行表征,对簇合物１进行了单晶结构测定,晶体属单斜晶系,Ｐ２_１／ｎ空间群,晶胞参数ａ＝１０．１６８（２）Ａ,ｂ＝９．０１８（２）Ａ,ｃ＝２３．１２１（３）Ａ,β＝９２．５０（１）°,Ｚ＝４。     

系列同三核铬、锰、铁羧酸配合物的FAB-MS研究

进行了系列同三核羧酸配合物〔Ｍ３Ｏ（Ｏ２ＣＲ）６Ｐｙ３〕Ｘ（Ｍ＝Ｃｒ,Ｍｎ,Ｆｅ;Ｒ＝ＣＨ３,Ｃ２Ｈ５,Ｃ６Ｈ５;Ｘ＝Ｃｌ－,ＣｌＯ４－;Ｐｙ为吡啶）的快原子轰击质谱（ＦＡＢ－ＭＳ）研究。获得了包括配位吡啶在内的完整阳离子峰。在研究其断裂规律时,主要观察到４个系列碎片离子：Ⅰ．〔Ｍ３Ｏ（Ｏ２ＣＲ）ｎ〕＋,ｎ＝６～２;Ⅱ．〔Ｍ３Ｏ（Ｏ２ＣＲ）ｎＯ〕＋,ｎ＝５～１;Ⅲ．〔Ｍ２Ｏ（Ｏ２ＣＲ）ｎ〕＋,ｎ＝３～１;Ⅳ．〔Ｍ２（Ｏ２ＣＲ）ｎ〕＋,ｎ＝４～２。通过对该系列配合物质谱断裂过程的比较和分析,获得了配合物稳定性随金属离子及配体的变化如下：金属离子,Ｃｒ＞Ｍｎ＞Ｆｅ;桥配基,－ＣＨ３ＣＯ２＞－Ｃ２Ｈ５ＣＯ２＞－Ｃ６Ｈ５ＣＯ２;端配基,Ｐｙ＞Ｈ２Ｏ。本研究及先前的工作〔１,８〕还为某些三核铬,铁羧酸配合物在以乙炔加水或加氢为探针反应中存在活性物种：〔Ｃｒ３Ｏ（Ｏ２ＣＲ）３～４〕,〔Ｆｅ３Ｏ（Ｏ２ＣＲ）３〕和〔Ｆｅ３Ｏ－（Ｏ２ＣＲ）Ｏ〕～〔Ｆｅ３Ｏ４〕提供了佐证     

La,Ce,Nd和Pr对RE（NiCoMnTi）5贮氢合金电化学性能的作用机理

系统地研究了稀土（ＲＥ＝Ｌａ１－ｘ－ｙ－ｚＣｅｘＮｄｙＰｒｚ）对贮氢合金ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５电化学性能的影响。结果表明，Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ和Ｐｒ比例对合金性能有显著影响，ＲＥ＝Ｌａ０．４Ｃｅ０．１Ｎｄ０．２Ｐｒ０．３时，对应合金具有最高放电容量，为２９０ｍＡｈ／ｇ，并有较好的循环寿命。从原子结构和性质角度分析了Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ和Ｐｒ作用的机理。     

环状配合物Me_2Si［η~5－C_5H_4Fe（CO）_2］_2SnR_2的合

通过ＳｎＣｌ_２对化合物Ｍｅ_２Ｓｉ［η~５－Ｃ_５Ｈ_４Ｆｅ（ＣＯ）］_２（μ－ＣＯ）_２（Ⅰ）中Ｆｅ－Ｆｅ键的插入反应以及Ⅰ被Ｎａ－Ｈｇ齐还原所生成的相应双铁负离子｛Ｍｅ_２Ｓｉ［η~５－Ｃ_５Ｈ_４Ｆｅ（ＣＯ）_２］_２｝~（２－）与ＳｎＲ_２Ｃｌ_２（Ｒ＝Ｍｅ，Ｐｈ）的亲核反应，合成了环状化合物Ｍｅ_２Ｓｉ［η~５－Ｃ_５Ｈ_４Ｆｅ（ＣＯ）_２］_２ＳｎＲ_２［Ｒ＝Ｃｌ（１），Ｍｅ（２），Ｐｈ（３）］。以元素分析、ＩＲ和~１ＨＮＭＲ谱表征了它们的结构，并用Ｘ射线衍射测定了配合物３的晶体结构。３为单斜晶系，空间群Ｐ２_１／ｎ，ａ＝１．０３８４（３）ｎｍ，ｂ＝１．６３８４（１）ｎｍ，ｃ＝１．５７６２（５）ｎｍ，β＝９７．９３（２）°，Ｖ＝２．６５６（２）ｎｍ~３，Ｚ＝４，Ｄｘ＝１．７１ｇ／ｍＬ。     

尖晶石LiMn_2O_4的表面改性研究

采用溶胶_凝胶法合成尖晶石LiMn2 O4 ,并以LiCoO2 对其进行包覆 ,用XRD、SEM、EPMA等方法对修饰的尖晶石结构和性能进行研究 .结果表明 ,经包覆的LiMn2 O4 在 70 0℃焙烧 10h所得的晶粒是表层富含Co的立方尖晶石 ,而且晶粒中Co3+的含量呈现出从表到里递减的梯度分布 .以该材料作锂离子电池正极 ,虽初始容量稍有降低 ,但能有效地降低Mn2 +在电解质中的溶解 ,而且对Jahn_Teller效应有一定的抑制作用 ,包覆的LiMn2 O4 尖晶石正极材料比未包覆的有更好的循环性能     

LiMn2O4正极在高温下性能衰退现象的研究

采用恒流充放电方法测量了温度升高导致ＬｉＭｎ２Ｏ４正极容量衰减的情况。发现当环境温度上升到５０℃时,ＬｉＭｎ２Ｏ４电极出现严重的容量损失和性能衰退,充电态的电极受影响的程度最为严重。对电解液的原子发射和红外光谱分析,电极晶相结构Ｘ－射线衍射及循环伏安实验速增加,电解液出现催化氧化是导致容量不可逆衰砬的原因。采用富锂尖晶石材料是抑制ＬｉＭｎ２Ｏ４高温性能下降的一种有效方法。     

B掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料的制备及长循环电化学性能

采用固相燃烧法制备了单晶多面体尖晶石型LiMn1.94B0.06O4正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及充放电测试等手段,对其晶体结构和电化学性能等进行了表征。结果表明,B掺杂没有改变尖晶石型LiMn2O4的晶体结构,促进了(440)和(400)晶面的优先生长,形成了高暴露的(111)晶面及少部分(110)和(100)晶面的单晶多面体LiMn1.94B0.06O4晶粒,减少了Mn的溶解和提供了更多的锂离子扩散通道,其晶粒尺寸在160~350 nm之间。在10C、25℃的条件下,LiMn1.94B0.06O4电极的首次放电比容量可达到103.0 mAh·g^-1,2000次循环后,表现出较好的容量保持率(57.7%);在15C高倍率下,LiMn1.94B0.06O4仍然保持了67.1 mAh·g^-1的首次放电比容量,1500次循环后,仍能维持46.2%的容量保持率;在1C、55℃的条件下,其初始放电比容量高达125.2 mAh·g^-1,表现出良好的高温性能。B掺杂能够有效提高尖晶石型LiMn2O4的高倍率性能和循环寿命,稳定晶体结构,抑制Jahn?Teller效应和缓解Mn的溶解。     

Li_3PO_4包覆LiMn_2O_4正极材料的结构表征和电化学性能

采用共沉淀法在尖晶石LiMn2O4颗粒表面包覆Li3PO4.XRD、SEM研究结果表明,包覆后的材料仍为尖晶石结构,粒径均匀.电化学性能测试表明,Li3PO4包覆层的存在,减少了正极材料与电解液的直接接触,抑制了高温下电解液对LiMn2O4材料的侵蚀,从而有效改善了高温下材料的循环性能.在40℃时,包覆样品的比容量衰减率都低于未包覆样品,其中包覆1%Li3PO4的样品的初始比容量为110.4mAh/g,50次循环后比容量为84.1mAh/g.     

非均匀成核法表面包覆氧化铝的尖晶石LiMn2O4研究

采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,以非均匀成核方式对其进行包覆氧化铝的表面处理.通过XRD、SEM、粒度分析等技术对表面处理前后的LiMn2O4进行表征,分析了表面处理前后LiMn2O4物理特性的变化,并结合电化学性能测试,研究了表面处理工艺对LiMn2O4电化学容量与循环性能的影响.未经表面处理的LiMn2O4在1 C倍率下初期放电容量为86.5 mA•h•g－1,50次循环充放电后容量衰减26.3％.表面包覆0.5％、1％(w)氧化铝的LiMn2O4在1 C倍率下的初期放电容量分别为96.0、80.1 mA•h•g－1,经过50次循环后,容量分别降低7.0％、5.6％.实验结果表明,表面处理后的LiMn2O4循环性能显著提高,而且随着氧化物含量的增加,循环性能增强,但放电容量降低.     

尖晶石锂锰氧化物电极首次脱锂过程的EIS研究

研究了尖晶石锂锰氧化物电极首次脱锂过程中的电化学阻抗特征. 通过选取适当的等效电路拟合实验所得的电化学阻抗谱数据, 获得了首次脱锂过程中固体电解质相界面膜(SEI膜)的电阻、电容以及电荷传递电阻、双电层电容等随电极极化电位的变化规律.     

A Raman Study of Spinel LiMn2O4

A Raman study was carried out for LiMnzO4, which was synthesized via the mixture of Mn3O4 and LiNO3 sintered at different temperatures. It is shown that there are two kinds of Raman spectra for LiMn2O4 at different sintering temperatures, while the X-ray diffraction patterns of LiMnzO4 sintered at different temperatures are the same. Five Raman bands observed for the materials sintered below 500 ℃ are consistent with the theoretical prediction for spinel structure based on the group theory. Only two Raman bands were observed for the materials sintered at temperatures higher than 500 ℃. The best preparation condition for obtaining a good spinel LiMn2O4 is suggested based on the Raman study.     

Role of local and electronic structural changes with partially anion substitution lithium manganese spinel oxides on their electrochemical properties: X-ray absorption spectroscopy study

The electronic and local structures of partially anion-substituted lithium manganese spinel oxides as positive electrodes for lithium-ion batteries were investigated using X-ray absorption spectroscopy (XAS). LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4-η)F(η) (η = 0, 0.018, 0.036, 0.055, 0.073, 0.110, 0.180) were synthesized by the reaction between LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4) and NH(4)HF(2). The shift of the absorption edge energy in the XANES spectra represented the valence change of Mn ion with the substitution of the low valent cation as Li(+), Ni(2+), or F(-) anion. The local structural change at each compound with the amount of a Jahn-Teller Mn(3+) ion could be observed by EXAFS spectra. The discharge capacity of the tested electrode was in the order of LiMn(2)O(4) > LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4-η)F(η) (η = 0.036) > LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4) while the cycleability was in the order of LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4-η)F(η) (η = 0.036) ≈ LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4) > LiMn(2)O(4). It was clarified that LiMn(1.8)Li(0.1)Ni(0.1)O(4-η)F(η) has a good cycleability because of the anion doping effect and simultaneously shows acceptable rechargeable capacity because of the large amount of the Jahn-Teller Mn(3+) ions in the pristine material.     

Synthesis and characterization of phosphate-modified LiMn2O4 cathode materials for Li-ion battery

<正>LiMn_2O_4 spinel cathode materials were modified with 2 wt.%Li-M-PO_4(M=Co,Ni,Mn) by polyol synthesis method.The phosphate surface-modified LiMn_2O_4 cathode materials were physically characterized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS).The charge-discharge test showed that the cycling and rate capacities of LiMn_2O_4 cathode materials were significantly enhanced by stabilizing the electrode surface with phosphate.     

正尖晶石LiMn_2O_4电化学性能研究

采用高温固相反应合成了尖晶石LiMn2 O4 锂离子电池正极材料 ,并对其性能进行研究 .综合考察了影响材料电化学性能的主要因素 ,诸如原材料的选择、合成温度、Li/Mn比以及添加金属元素Co等 .研究了材料在高温下的电化学性能和影响因素 ,并分析了LiMn2 O4 在电解质中的溶解和引起容量衰减的原因