S-M(M=Al,Co)复合掺杂LiMn2O4的结构稳定性

应用量子化学电荷自洽离散变分Xα(SCC-DV-Xα)方法,研究了S-Al、S-Co复合掺杂增强尖晶石结构锂锰氧化物稳定性的作用机制.计算结果表明,S-Al复合掺杂锂锰尖晶石和S-Co复合掺杂锂锰尖晶石中的共价键强度均比未掺杂尖晶石LiMn2O4中的强,且与MnO2中的共价键强度相近;S-Al,S-Co复合掺杂尖晶石中Mn的电荷也与MnO2模型Mn6O2628-中十分接近.Mn原子的电荷密度次序是MnO2≈掺硫铝后锰锂尖晶石≈掺硫钴后的锂锰尖晶石<锰锂尖晶石.即LixMn3Co3O20S6n-和LixMn3Al3O20S6n-中Mn的状态与MnO2中的Mn相似.上述结果揭示了S和非Jahn-Teller效应阳离子(Al3 ,Co3 )复合掺杂尖晶石结构锂锰氧化物在电化学过程中不会发生Jahn-Teller畸变的内在原因.     

采用第一原理方法研究Al3+掺杂LiMn2O4的电子结构

为了从理论方面研究掺杂Al3 对锂离子电池正极材料LiMn2O4结构及电化学性能的影响,对LiMn2O4中掺杂Al3 的电子结构进行了基于密度泛函理论的第一原理研究,得到了相应的晶格常数、费米能、能带图、态密度图及分态密度图.结果表明,掺杂Al3 后,晶格常数变小,材料结构更加稳定,循环性能更好,有效地抑制了Mn3 发生的Jahn-Teller畸变,掺入Al3 的缺点是使材料的电导率降低.     

Al掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构及循环性能的影响

用柠檬酸作为螯和物的载体,采用溶胶-凝胶法合成了A l3 掺杂的锂离子电池正极材料L iA lxMn2-xO4。XRD,SEM研究表明,于800℃煅烧可获得单一尖晶石结构的物相;随着A l3 掺入量的增加,L iA lxMn2-xO4的晶格常数变小,晶格更趋于完整,有利于抑制因锂的反复脱嵌而造成的结构破坏。x=0.05时,首次放电容量为103.8 mAh.g-1,25次循环后放电容量还有100.6 mAh.g-1,容量衰减仅为3.08%。     

微波合成掺杂LiMxMn2O4(M=La,Nd,Y)的电化学性能

稀土;微波化学;微波合成掺杂LiMxMn2O4(M=La;Nd;Y)的电化学性能     

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.     

A1掺杂对尖晶石型Li[Mn（Al）]2O4结构的影响

采用共沉淀法按不同Al掺杂比例x[x=n(Al):n(Mn Al)=0,0.025,0.050,0.100,0.150,0.200]制得了Al(OH)3和Mn3O4混合物，将其与LiNO3按一定比例混合，在空气中于700℃烧结得Li[Mn(Al)]2O4样品，X射线衍射和Raman光谱结果表明，在0≤x≤0．20范围内均得到了单相的尖晶石型样品，随着x的增加，晶胞参数减小，晶格振动能量增加，Mn(Al)-O的结合增强，结构稳定性增强。     

LnCu2O4(Ln=Gd,Nd)电子结构的XPS研究

用XPS测定了LnCu2O4(Ln=Gd, Nd)的内层和价层电子能谱,观察到LnCu2O4中稀土金属的3d电子结合能比相应的稀土金属简单氧化物的3d结合能低0.8～0.9 eV,而Cu的2p电子结合能比CuO的高0.4～0.5 eV,因此推断在LnCu2O4的Ln－O－Cu链中存在Cu→O→Ln电荷转移.XPS分析还表明LnCu2O4的Cu原子上有较低的电荷密度,但不存在混合价态.此外,通过比较价电子能谱,发现NdCu2O4的Ln 4f Cu 3d O 2p价带中心比GdCu2O4的价带中心向Fermi能级移近了3.4 eV,而且NdCu2O4的价带谱更窄.     

S-M(M=Cu, Co, Ti)复合掺杂层状LiMnO2 的合成及其电化学性能

用水热法合成了锂离子电池正极材料正交结构LiMnO2材料, 并对其进行S2－、大尺寸阳离子(Cu2＋, Co3＋, Ti4＋)以及硫-金属离子复合掺杂改性. 用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱分析(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、恒电流充放电、交流阻抗谱(EIS)等测试技术进行表征. 实验结果表明: 当掺入离子的含量较低时, 得到的产物能保持完整的正交结构, 并表现出较好的电化学性能. S2－和非Jahn-Teller效应大尺寸阳离子的掺入使材料的循环稳定性能大幅度提高, 而这种提高是源于这些离子对LiMnO2结构的稳定作用. 电极材料Li1.02Mn0.988Ti0.012O1.989S0.011显示了最优的电化学性能, 在50 mA•g－1放电速率下, 其初始放电容量为142.6 mAh•g－1, 60次循环后放电容量为213.4 mAh•g－1. 硫-金属阳离子复合掺杂, 综合了大尺寸阳离子可以提高材料中Li＋的扩散能力和S2－掺杂抑制Jahn-Teller畸变两方面优势, 使层状结构LiMnO2正极材料既保持了较高的容量又获得良好的循环性能.     

Ca2.9M0.1Co4O9 (M=Ag,La, Ba)复合氧化物体系的制备及电输运性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶结合放电等离子烧结方法制备了p型Ca位掺杂的Ca2.9M0.1Co4O9(M=Ag, La, Ba)复合氧化物块体试样, 对其进行X 射线衍射(XRD)分析, 表明产物为单一物相, Ca位掺杂原子可以改变Ca2.9Co4O9多晶体的取向度, 掺杂试样取向度随着掺杂原子电负性的降低而提高|对其进行扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明, 试样呈层状结构, 且层状结构随掺杂原子电负性降低而逐渐明显; 电性能分析结果表明, 测试温度范围内掺杂试样各温度点的电阻率随着掺杂原子电负性的降低而升高, 所有试样的载流子传输层未受影响, 导电机理未发生变化. 其中掺杂电负性最高的Ag原子的烧结体保持最低取向度的同时具有最低的电阻率, 在973 K时达6.87 mΩ·cm, 而掺杂电负性最低的Ba原子的烧结体具有高的取向度的同时具有较高的电阻率, 在973 K时达8.22 mΩ·cm.     

Space Group of Aquaimidazolemaleatozinc, [（H2O）（C3H4N2）（O2CCH=CHCO2Zn）]n

The space group of [(H2O)(C3H4N2)(O2CCH=CHCO2Zn)]n, which was originally described in the acentric Pc space group (Liu et al., Chin. J. Struct. Chem 2004, 23, 160～163),is re-described in the centric P21/c space group.     

MgAl2O4尖晶石对锂离子电池正极材料LiMn2O4的循环性能影响研究

MgAl₂O₄ spinel doping into cathode materials LiMn₂O₄ was used to improve the cyclic performance of the cathode. X-ray analysis results showed, when MgAl₂O₄ precursors were mixed with LiMn₂O₄ and sintered at 770 ℃ for 12 hour, MgAl₂O₄-LiMn₂O₄ mulriple spinel with the same physical characteristics as pure LiMn₂O₄ were synthesized. The electro-chemical performance testing showed, comparing with pure LiMn₂O₄, the first charge-discharge capacity of doping materials somewhat reduced, but the cyclic performance improved. The mechanism for doping material was also discussed.     

KCl熔盐法制备LiMn2O4

采用熔盐法合成了LiMn₂O₄。熔盐的使用可以使原来固相反应的高温焙烧时间缩短。合成获得的材料结晶良好，颗粒大小在数百个纳米左右，有较明显的团聚现象。该材料的初始容量为113 mAh·g^-1，循环性能优良，前100次的容量平均衰减率在0.05%左右；倍率性能亦非常优秀，8 C放电时的容量为1 C放电容量的93%以上。熔盐的用量在4倍于Li⁺以上时，对材料的结构形貌和性能都没有明显影响。     

熔融浸渍法合成单晶锰酸锂作为锂离子电池阴极材料

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,通过熔融浸渍法合成具有尖晶石构型的单晶锰酸锂。前驱体β-MnO₂以乙酸锰和过硫酸钠为原料通过水热反应合成。基于TGA/DTA测试,确定了单晶锰酸锂的煅烧温度为470℃预烧5h,再升温至750℃保温12h。XRD,FTIR和SEM结果表明,合成的单晶锰酸锂具有均一的棒状结构以及良好的结晶性。电化学性能测试结果表明材料在0.1C倍率下充放电时,其首次放电比容量可达126mAh·g^-1,且在一百次循环之后容量保持率为91%。     

熔融浸渍法合成单晶锰酸锂作为锂离子电池阴极材料(英文)

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,通过熔融浸渍法合成具有尖晶石构型的单晶锰酸锂。前驱体β-MnO2以乙酸锰和过硫酸钠为原料通过水热反应合成。基于TGA/DTA测试,确定了单晶锰酸锂的煅烧温度为470℃预烧5 h,再升温至750℃保温12h。XRD,FTIR和SEM结果表明,合成的单晶锰酸锂具有均一的棒状结构以及良好的结晶性。电化学性能测试结果表明材料在0.1C倍率下充放电时,其首次放电比容量可达126 mAh·g-1,且在一百次循环之后容量保持率为91%。     

尖晶石LiMn2O4的改性研究

由于资源丰富、价格便宜、易制备、对环境无污染、可回收利用等优点,尖晶石型LiMn2O4成为锂离子二次电池中最有希望的正极材料[1~3]。然而,在高电压充、放电条件下,由于电极中锰的溶解和Jahn鄄Teller效应的发生,会造成LiMn2O4容量迅速衰减[4~6]。为了改善LiMn2O4的电化学性能,研究者主要通过优化合成条件及合成方法来控制产品的粒径分布与形貌,以利于锂离子的脱、嵌[7,8];用掺杂的方法以稳定其结构,抑制Jahn鄄Teller效应的发生[9,10];用表面修饰的方式来减少活性物质与电解液的直接接触从而降低Mn的溶解[11,12]。掺杂方面,Co3 不仅有…     

尖晶石型LiMn2O4的制备及超级电容性能研究

采用高温固相法制备LiMn₂O₄。X射线衍射结果表明800 ℃下得到尖晶石型LiMn₂O₄。利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等研究了LiMn₂O₄电极材料在2 mol·L^-1 (NH₄)₂SO₄溶液中的超级电容性能。循环伏安测试结果表明LiMn₂O₄电极材料在0～1 V电位窗口范围内具有较好的方形特征；恒流充放电结果表明充放电曲线呈现出较规整的三角形对称分布，放电曲线呈直线关系，5 mA·cm^-2下的放电比容量为141 F·g^-1，具有较高的充放电效率，循环性能稳定；交流阻抗结果也显示LiMn₂O₄电极材料在2 mol·L^-1 (NH₄)₂SO₄中具有典型的电容阻抗特性。     

尖晶石LiMn2O4高温电化学容量衰减及改进

综述了高温下尖晶石LiMn2O4容量衰减的原因、机理研究和改进它的高温性能的方法以及目前的进展,且指出了可能的提高它的高温性能的途径。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成与晶体结构（英）

Spinel LiMn₂O₄ powders were prepared using two-step synthesis method consisting of solid-state reaction method and citrate modified sol-gel method. The effects of the calcination temperature and the Li/Mn ratio of raw materials were studied on the physicochemical and electrochemical properties of the spinel LiMn₂O₄ powders, such as crystallinity, lattice constant and density. The title compound was characterized by powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Polycrystalline LiMn₂O₄ powers calcined at 750 ℃ were found to be composed of very uniformly-sized microcrystal with an average particle size of 300 nm. The improvement in electrochemical properties was mainly attributed to the process of re-grinding by absolute alcohol.