锂离子电池LiMn2O4正极材料的高温改性

锂离子电池LiMn2O4正极材料的高温改性;锂离子电池;正极材料;尖晶石;LiMn2O4;包覆     

稀土元素掺杂对LiMn2O4正极材料改性的研究进展

尖晶石LiMn2O4作为高能锂离子二次电池的正极材料,其原料资源丰富、生产工艺简单、环境污染小、可回收利用,成为近年来人们研究的热点,被公认为最有潜力取代LiCoO2的正极材料之一.但是它的性能还不尽如人意,例如在循环及存放的过程中会出现容量衰减,高温情况下尤为严重.为了提高LiMn2O4正极材料的电化学性能,国内外研究者尝试了多种方法,例如元素掺杂、表面包覆、工艺改进等,其中掺杂金属元素已经被证明是最佳途径.结合作者所在实验室的工作,对稀土元素掺杂改变尖晶石LiMn2O4正极材料电化学性能的研究进行了综述.     

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     

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.     

Al3+对尖晶石型LiMn2O4正极材料的表面掺杂包覆改性

采用表面掺杂包覆改性的方法对LiMn2O4尖晶石型锂离子电池正极材料进行改性.以Al为表面掺杂元素,Al(NO3)3为原料,研究了Al3+掺杂量为7.1%(原子分数)时不同温度(300、400、500、600、700、750、800℃)下的改性效果.研究发现,随着热处理温度的升高,改性样品的最大比容量先升高后降低,在700℃达到最大值;循环衰减先增大后降低再增大;这是由于随着热处理温度的升高,包覆层逐渐分解并与LiMn2O4颗粒反应固溶,在750℃完全固溶,衰减达到极小值,而后固溶层向颗粒内部扩散,导致包覆层对颗粒免受电解液溶解的保护能力变弱,因而容量衰减增大.其中700℃热处理5h的样品最大比容量为133.6mAh·g-1,循环50周衰减3.4%.研究表明Al3+表面掺杂包覆改性有利于促进LiMn2O4尖晶石型锂离子电池正极材料的商业化生产,具有大规模应用的前景.     

LiCoO_2掺杂对锰酸锂结构和性能的影响

用固相反应合成了LiCoO2掺杂改性的LiMn2O4锂离子电池正极材料,优化了LiMn2O4的改性路径及制备条件.利用SEM、XRD对产物的结构进行了表征,并测试了产物的电化学性能.结果表明:所得产物均具有尖晶石型LiMn2O4结构.LiCoO2的掺入增加了尖晶石结构的稳定性,改善了尖晶石型LiMn2O4的充放电循环性能.     

柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料的研究

探求废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解条件,为废旧电池的进一步回收利用奠定基础。采用单因素与正交实验相结合的方法,对废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解条件进行研究,结果表明,废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中适宜的溶解条件为:柠檬酸浓度1.0mol.L-1、溶解温度45℃、H2O2加入量5.0%、料液比60g.L-1,在此条件下正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解率达到99.56%。对柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料LiMn2O4的机理进行了探讨,认为在加入H2O2之前,尖晶石LiMn2O4中的Mn3+发生歧化反应生成Mn2+以及MnO2,而Mn4+在溶液中水解生成MnO2。MnO2与柠檬酸发生氧化还原反应生成丙酮二羧酸及Mn2+。加入H2O2之后,H2O2作为还原剂能够将剩余的MnO2全部还原为Mn2+,使正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解率得以提高。     

简化的溶胶凝胶法合成LiMn2-xLaxO4及电性能研究

采用以水溶液作为反应介质的简化的溶胶凝胶法制备了LiMn2O4和稀土La掺杂的LiMn1.98La0.02O4粉体材料, 此方法工艺简单, 容易控制, 制备周期短. 利用XRD, SEM对材料粉体进行结构形态表征, 并以合成的材料为正极活性材料测试其充放电性能、循环伏安性能、 电化学阻抗谱性能. 实验结果表明: 材料LiMn2O4和LiMn1.98La0.02O4具有较好的尖晶石结构, 且颗粒分布均匀, 掺杂La的材料循环性能有较大改善. 以LiMn2O4为正极活性物质的扣式电池首次放电比容量129.38 mAh · g-1, 循环20次后容量保持在94%, 以LiMn1.98La0.02O4为正极活性物质的扣式电池首次放电比容量106.77 mAh · g-1, 循环20此后容量保持在96.2%.     

Mg、F共掺杂锂锰尖晶石的合成与性能研究

锂锰尖晶石LiMn2O4被认为是当前最有前途的锂离子电池的正极材料之一；特别在用于动力锂离子电池方面。但是LiMn2O4在充一放电循环过程中会发生严重的容量衰减：而产生容量衰减的主要原因是其结构的不稳定性、锰的溶解和John-Teller效应。通过降低材料中的Mn^3＋来抑制Jahn-Teller效应的发生，可部分改善LiMn2O4尖晶石的循环性能。     

LiCoO2对LiMn2O4改性过程的研究

在LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2这三种锂离子电池正极材料中,尖晶石LiMn2O4由于具有价廉、对环境友好、使用安全的显著优点,被普遍认为是最有希望的新型正极材料。但该材料在高温下较快的容量衰减制约了其规模应用[1~3]。为改善LiMn2O4的高温性能,各国学者普遍采用掺杂法,即在制备L     

锂离子电池正极材料LiMn2-xCrxO4电化学性能的研究

针对尖晶石型LiMn2O4锂离子电池正极材料的容量衰减,提出了相应的抑制方法,所合成的LiMn2-xCrxO4(0相似文献   

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。     

Al掺杂及Al_2O_3表面包覆改性尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

合成了含1.5（wt）%Al2O3表面包覆的LiMn2O4和不同摩尔量Al体相掺杂的LiAlxMn2-xO4（x=0.1,0.2,0.3,0.4）电极材料。利用XRD和FSEM对制备材料的物相和形貌进行表征。结果表明,表面包覆和体相掺杂没有改变尖晶石LiMn2O4的晶体结构,所有衍射峰都归属于Fd3m空间群,但其衍射峰...     

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。     

Enhanced high power and long life performance of spinel LiMn2O4 with Li2MnO3 coating for lithium-ion batteries

Journal of Solid State Electrochemistry - Li2MnO3 coated spinel lithium manganese oxide (LiMn2O4) materials have been successfully synthesized by a sol-gel method. Scanning electron microscopy...     

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.