尖晶石型LiMn2O4电池材料的元素掺杂

尖晶石型LiMn2O4正极材料因资源丰富、无毒、安全及制备简单、技术较成熟等优点而成为最具竞争力的新一代商用锂离子二次电池的正极材料之一.由于LiMn2O4的循环稳定性、高温(＞55℃)稳定性和大电流放电等因素限制了推广应用.本文从材料的结构组成对锂离子嵌脱过程的作用机理,论述了元素掺杂对尖晶石型LiMn2O4正极材料电化学特性的影响,指出了元素掺杂本体改性锰酸锂正极材料的方法和特点.     

尖晶石LiMn2O4的合成工艺与评价

本文采用不同的起始原料,分别用Pechini法、熔融盐浸渍法和沉淀转化法制备用于锂离子电池正极材料的尖晶石锰酸锂LiMnO4,结合化学分析和X射线衍射分析对产物进行表征.实验结果表明,三种工艺均能制备单相尖晶石,晶格参数与纯LiMn2O4一致:Pechini法制得的产物晶粒度和颗粒尺寸最小,分别为～17nm和～1.5μm.由于三种工艺分别制备了高活性的前驱物,反应组分混合均匀,使固相合成反应能在800℃下6～8小时完成.同时,热处理制度的研究表明,提高煅烧温度可能引起锰的还原,而延长煅烧时间会促进锰的氧化,有助于获得不缺氧的尖晶石.在实验的三种工艺路线中,沉淀转化法是最有希望工业化的.     

尖晶石LiMn2O4纳米粉的合成 及其交流阻抗性能研究

以LiOH和电解二氧化锰(EMD)为原料,葡萄糖为还原剂,制备了粒径为200nm左右的球状尖晶石LiMn2O4纳米粒子,并用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行了结构和形貌的表征.在循环伏安测试(CV)峰电位下研究了该材料嵌脱锂相变过程中的交流阻抗(EIS)图谱,并提出一种新的等效电路对EIS图谱进行拟合...     

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.     

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的研究现状

从制备方法,循环性能,比容量,高温性能等方面对近年来有关LiMn2O4尖晶石的研究作一综述;讨论合成方法,反应条件,尖晶石的晶体结构及改性对正极材料性能的影响,并预示该类正极材料今后的研究方向。     

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.     

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。     

尖晶石型LiMn1.9Al0.1O3.95F0.05材料的制备及其增强的倍率性能

通过溶胶-凝胶和高温固相掺杂反应可控合成了形貌均匀、结晶性好的尖晶石型LiMn_1.9Al_0.1O_3.95F_0.05正极材料,探究了Al部分取代Mn、F部分取代O后对结构的影响,测试并比较了电极材料的倍率性能和循环充放电性能. 结果表明,尖晶石型LiMn_1.9Al_0.1O_3.95F_0.05和LiMn₂O₄有同样的晶型,但电极较传统的LiMn2O4电极倍率稳定性有显著提高. 在连续混合（如0.1C、0.5C和1C）充放电150次后,LiMn_1.9Al_0.1O_3.95F_0.05电极的容量仍能保持90%以上.     

长寿命、高倍率(Li4Ti5O12-AC)/( LiMn2O4-AC)电池电容的制备及性能研究

以商业微米级锰酸锂(LiMn2O4)为正极,钛酸锂(Li4Ti5O12)为负极,分别与商业活性炭(AC)复合,组装成软包装电池电容样品并进行电化学测试。测试结果表明：当样品正负极均复合AC时,其电化学性能要优于只有正极复合AC和未复合AC的样品。其中,正负极活性炭复合比例为5 wt.%,负极与正极的理论容量比(N/P)为1.01时,电池电容样品拥有良好的倍率性能,且其在0.5 C时的放电比容量为56.4 mAh/g,5 C时的容量保持率为0.5 C的72.2%。此外,与未复合AC的样品相比,单体在5 C倍率下经2000次循环后的容量保持率仍有77.5%,远高于前者的30.4%。     

合成条件对尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能的影响

以Li2 CO3、LiOH、LiNO3以及电解MnO2 (EMD)作原料 ,用固相反应法合成了尖晶石LiMn2 O4 .结果表明 ,反应物种类及合成条件对LiMn2 O4 的电化学性质有很大的影响 .其中以LiNO3和EMD为合成原料制得的LiMn2 O4 性能最佳 .其制备条件分两步 :先在 2 80℃加热 6h ,使熔融的LiNO3渗入EMD微孔 ,然后在 75 0℃下焙烧合成     

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     

Improving Interfacial Electrochemistry of LiNi0.5Mn1.5O4 Cathode Coated by Mn3O4

In this work the surface of LiNi\begin{document}$_{0.5}$\end{document}Mn\begin{document}$_{1.5}$\end{document}O\begin{document}$_{4}$\end{document} (LMN) particles is modified by Mn\begin{document}$_{3}$\end{document}O\begin{document}$_{4}$\end{document} coating through a simple wet grinding method, the electronic conductivity is significantly improved from 1.53\begin{document}$\times$\end{document}10\begin{document}$^{-7}$\end{document} S/cm to 3.15\begin{document}$\times$\end{document}10\begin{document}$^{-5}$\end{document} S/cm after 2.6 wt% Mn\begin{document}$_{3}$\end{document}O\begin{document}$_{4}$\end{document} coating. The electrochemical test results indicate that Mn\begin{document}$_{3}$\end{document}O\begin{document}$_{4}$\end{document} coating dramatically enhances both rate performance and cycling capability (at 55 ℃) of LNM. Among the samples, 2.6 wt% Mn\begin{document}$_{3}$\end{document}O\begin{document}$_{4}$\end{document}-coated LNM not only exhibits excellent rate capability (a large capacity of 108 mAh/g at 10 C rate) but also shows 78% capacity retention at 55 ℃ and 1 C rate after 100 cycles.     

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     

锂离子电池正极材料锰酸锂合成的动力学

用DTA和XRD方法研究空气气氛中合成锰酸锂的反应过程，利用Doyle-Ozawa法和Kissinger法计算出各反应阶段的表观活化能，依次为66.3、72.6 、128.1和113.9 kJ•mol－1.用Kissinger法确定每个反应阶段的反应级数、频率因子和动力学方程.由LiOH•H2O和MnO2合成尖晶石型锰酸锂的动力学，可为制备锰酸锂提供理论依据. XRD、SEM和粒度分析表明，理论优化工艺后合成的LiMn2O4物相纯净，形貌规整，颗粒分布均匀.     

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。     

A LiMn2O4 Based Electrochemical Scheme for Selective Measurement of Dopamine

A new cathodic scheme was developed for the determination of dopamine by flow injection analysis (FIA). A mild oxidizing agent, lithium manganese (III, IV) oxide (LiMn₂O₄), as an upstream modifier can oxidize the dopamine to produce the dopaminequinone, and then the oxidized product is subsequently detected by the downstream detector at ?0.1 V (vs. Ag/AgCl). In this work, the significant feature of LiMn₂O₄ based sensing scheme possesses no interference from other tested biological amines including acetylcholine, epinephrine, glutamate, and histamine. Otherwise, there is no detectable interference from ascorbic acid, but 2% and 1% negligible interferences were found from uric acid and acetaminophen, respectively.     

液相法合成锂离子电池正极材料Li_(1+x)Mn_2O_4

采用柠檬酸络合和溶液浸渍两种方法制备Li1+xMn2 O4正极材料 ,用XRD和BET测试了材料晶体结构和比表面积 ,考察焙烧温度、Li/Mn比、起始原料对产物结构和电化学性能的影响 ,结果表明 ,焙烧温度与Li/Mn比是影响材料电化学性能的关键因素 ,确定了制备Li1+xMn2 O4材料最佳条件为 0≤x≤ 0 .0 5 ,焙烧温度 75 0°C ,所得电池材料首次充放电容量达到 1 2 0mAh/g .循环 5 0次后 ,其充放电容量为 1 1 5mAh/g .     

LiNiyCo0.1－yMn1.9O4正极材料的沉淀法制备及其结构与电化学性能

采用沉淀法制备了尖晶石型LiMn₂O₄和LiNi_yCo_0.1－yMn_1.9O₄ (y=0, 0.05, 0.1)正极材料. 应用FT-IR、XRD和SEM技术对不同掺杂样品的相结构与形貌进行了表征, 并用恒电流充放电测试和电化学阻抗技术研究了样品的电化学行为. FT-IR、XRD和SEM结果显示: 随着掺杂型LiNi_yCo_0.1－yMn_1.9O₄ 样品中Ni含量的减少, 位于519 cm^-1处的红外峰向高频方向移动; Ni、Co 或Ni/Co的掺杂降低了LiMn₂O₄的晶格参数; 掺杂型 LiNi_yCo_0.1－yMn_1.9O₄ 样品具有更好的分散度和小的粒径. 电化学实验结果表明, 不同成分的掺杂导致电化学性能改善的原因不尽相同. 其中LiNi_0.05Co_0.05Mn_1.9O₄样品因其较低的电化学极化和较大的Li⁺扩散系数而具有较好的电化学性能.