Li1+xV3O8的化学嵌锂行为及热稳定性

采用焙烧前驱体的方法制取了Li1+xV3O8粉末,对制备的Li+xV3O8进行了化学嵌锂.采用原子吸收光谱分析锂含量,利用XRD、SEM分析嵌锂过程中产物的晶体结构和颗粒形貌,对烧结前驱体和嵌锂样品进行了TG和DSC分析.结果表明随着嵌锂时间的延长,嵌入到Li+xV3O8基体中的锂就越多,锂的嵌入速度则越来越慢.随着嵌锂的进行,LiV3O8的峰值逐渐减弱,同时出现新相Li4V3O8的峰.锂化产物随锂含量的升高熔化温度略微有所提高,熔化时吸收的热量也有所增加.这可能是由于Li+的嵌入使得Li+xV3O8结构得以改变以及晶粒、颗粒发生的变化综合作用的结果.     

锰酸锂表面掺杂TiO2的工艺及性能测试

尖晶石锰酸锂电池容量衰减是限制其大规模应用的瓶颈问题,抑制锰溶解是减少其容量衰减的重要措施之一.本文以MnCO_3和Li_2CO_3为原料,采用球磨结合高温固化的方法制备了尖晶石LiMn_2O_4原材料,采用溶胶-凝胶法实现对尖晶石锰酸锂进行表面包覆二氧化钛.将包覆后材料经过高温长时间煅烧,使得金属钛离子能扩散到锰酸锂颗粒材料表层中,形成LiTi_xMn_(2-x)O_4尖晶石结构薄层.通过对锰酸锂在高温电解液中的溶解对比性试验,给出掺杂薄层作用的直接证据,并对全电池高温环境下电化学循环性能进行了对比测试.结果表明,锰酸锂颗粒表面涂覆TiO_2后,经过750℃煅烧6 h,实现了在尖晶石LiMn_2O_4表面形成了LiMn_(2-x)Ti_xO_4掺杂薄层,其形态、结构均与LiMn_2O_4类似.表面掺杂TiO_2工艺能够显著抑制LiMn_2O_4高温环境下的锰离子溶解,提高锰酸锂电池的使用寿命和高温性能.     

尖晶石型LiMn2O4酸洗提锂机理研究

以高温固相法合成的尖晶石型LiMn2O4前驱体为研究对象,通过对离子筛和离子筛吸附产物的化学分析、X射线衍射图谱分析、热重分析、红外分析和滤液中锂交换量与锰损失量分析,提出并验证了离子筛和吸附产物化学组成式可由LixMn2O4(0≤x≤1)表达,其结构依然保持尖晶石结构,阐明了以盐酸为洗脱剂离子筛提锂过程的氧化还原反应机理,给出了完善的洗脱过程与吸附过程反应式。实验结果表明,洗脱和吸附过程不彻底是导致离子筛吸附量与饱和吸附量相差较大的原因,离子筛中Mn3+歧化是离子筛发生溶损的主因;提出了关于尖晶石型离子筛提锂深入研究关键问题的建议。     

低维纳米立方相Li_4Mn_5O_(12)的制备及锂吸附性能

以MnSO4·H2O和(NH4)2S2O8为原料通过控制水热反应条件合成了纯的四方相β-MnO2纳米氧化物,进一步通过低温固相法制备了立方相Li4Mn5O12,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性的MnO2离子筛.用XRD、HRTEM、SAED、吸附等温线、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对产物的晶相结构和Li+选择性吸附性能进行了研究.HRTEM和SAED图像表明氧化物MnO2、前驱体Li4Mn5O12和离子筛MnO2均为低维纳米棒.离子筛的最大吸附量达到6.6mmol/g,且当Li+初始浓度仅为5.0mmol/L时,离子筛的吸附量即可达到约5.0mmol/g,这对于在海水或锂离子浓度极低的盐湖卤水提锂具有重要的实用意义.     

TiO2离子筛的合成及锂吸附性能研究

以离子筛型氧化物为关键材料的锂离子选择性吸附技术是近年来盐湖卤水提锂的重要研究方向.采用商品TiO2经过研磨、焙烧浸锂、酸洗脱锂和干燥过程制备得到立方晶相尖晶石结构的TiO2离子筛,通过XRD和SEM对样品晶相结构和表面形貌进行了表征,探索了焙烧温度和Li/Ti比对离子筛前驱体结构的影响,进一步对Li+吸附性能进行了研究.结果表明,当Li/Ti摩尔比为0.9,TiO2和Li2CO3在1173K焙烧24h后得到了近乎为纯晶相的尖晶石结构Li4Ti5O12前驱体,经酸脱锂后得到对Li+具有记忆效应的TiO2离子筛,对Li+的平衡吸附量为2.530 mmol/g.     

[Li,La]TiO_3包覆锂离子电池用正极材料LiMn_2O_4的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法在锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料表面包覆一层[Li,La]TiO_3(LLTO),通过XRD、SEM、EDS等对LLTO包覆LiMn_2O_4材料的晶体结构、形貌及组成元素进行表征分析,并对其电化学性能进行了研究。结果表明:改性后的尖晶石LiMn_2O_4无杂相出现,循环性能稳定;在1C电流倍率条件下循环200次后,1.5%LLTO包覆的LiMn_2O_4材料在所有改性样品中循环性能最佳,其比容量为106.1mAh/g,高于空白LiMn_2O_4的92.7mAh/g,容量保持率高达90.8%,高于空白LiMn_2O_4的74.1%。     

锂离子筛的TiO2包覆改性研究

分别以LiOH·H_2O和Mn_2O_3为锂源和锰源,水热合成LiMnO_2,采用溶胶-凝胶法在LiMnO_2表面包覆TiO2,经焙烧-酸洗得到包覆TiO2的离子筛H1.6Mn1.6O4。详细研究了包覆工艺中各因素对离子筛锰溶损率、锂吸附量和钛溶损率的影响,确定了最佳的包覆工艺条件。结果表明,乙醇与钛酸四丁酯物质的量比为34,500℃焙烧6h,表面包覆3%(质量分数)TiO2时的锂离子筛在卤水中锂的首次吸附量为24.30mg/g,锰溶损率为4.50%,钛溶损率为5.70%。循环5次,离子筛的锂吸附量仍保持为19.89mg/g,锰的溶损率降低到0.40%。     

锂离子筛前驱体LiMn2O4的制备及锂吸附性能研究

以氢氧化锂和乙酸锰为主要原料,采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型LiMn2O4前驱体,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性吸附的离子筛,采用XRD、SEM、吸附动力学等手段对前驱体及相应离子筛的晶相结构及吸附性能进行了研究。结果表明,由550℃煅烧10h制备出的前驱体LiMn2O4中表现出最好的结构稳定性,酸浸转型之后锂离子筛能够保持尖晶石锂锰氧化物的结构,离子筛的最大吸附容量达到32mg/g。     

水热法合成铬掺杂尖晶石型锂离子筛及其锂吸附性能

以LiOH、H2O2、Mn(NO3)2和Cr(NO3)3·9H2O为原料,直接水热合成出具有尖晶石结构的铬元素掺杂锂离子筛前驱体,再经酸浸脱锂后得到对Li+具有选择吸附性能的掺杂型锂离子筛;采用XRD和1R研究了产物的性能,测定了离子筛在不同pH值的纯锂溶液中对锂的饱和交换容量.结果表明,在LiOH浓度为1.1mol/...     

尖晶石Li4Ti5O12-xFx的制备与电化学计量性能研究

为了改善尖晶石型Li4Ti5O12材料的电子电导率和离子导电性,许多研究者认为阳离子掺杂改性是较有效的途径之一。主要通过金属阳离子V5+,Mn4+,Fe3+,Al3+,Ga3+Co3+,Cr3+,Ni2+,Mg2+等取代锂位或者钛位来提高导电性,改善电化学特性。本文主要是通过高温固相法合成F-掺杂的尖晶石化合物Li4Ti5O12-xFx及对其电化学性能的影响。     

Li1.02CoxCryMn2-x-yO4的固相合成及性能表征

采用固相法合成锂离子正极材料尖晶石相Li1.02CoxCryMn2-x-yO4，研究元素Co、Cr不同掺杂量对产物的结构、晶胞常数、电化学性能和电池内阻的影响．分析表明，掺杂少量的Co、Cr的LiMn2O4依然保持着尖晶石结构；晶胞常数随掺杂量的增加而减小，从而使尖晶石的比表面积增大，有利于提高电池的初始容量；并有效地抑制了充放电过程中的Jahn-Teller效应和Mn^3＋的歧化反应．掺杂Co、Cr后Li1.02MnO4初始容量有所下降，且随掺杂量增加而减小，但能明显改善材料的循环性能．     

尖晶石锰酸锂的组成对其结构和性能的影响

以电解二氧化锰和碳酸锂为原料用高温固相法合成了尖晶石锰酸锂,在锂与锰的原子比从0.95:2到1.1:2范围内,其结构为单一尖晶石相,晶格常数和比容量随着锂锰比的增加呈现出先增大后降低的变化规律.在锂锰比为1.0:2和1.02:2附近,晶格常数和比容量分别达到最大.这种变化规律与锂离子在晶格中的位置有关.在锂锰比从1.0:2到1.1:2的范围内,随着锂锰比的增加,尖晶石锰酸锂嵌脱锂反应过程的动力学极化逐渐降低,大电流性能逐渐提高.以尖晶石锰酸锂为正极,MCMB为负极组装了423048型电池,锂锰比从1.0:2到1.1:2,电池循环稳定性随锰酸锂的锂锰比的增大而提高.     

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的ＬｉＭＮ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９和Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２以及层状结构的ＬｉＭｎＯ２。对于ＬｉＭＮ２Ｏ４,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶－凝胶法制备复相 可以有效地克服Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ效应所造成的容量衰减现象。Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９display structure     

稀土掺杂锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(X=0.005～0.1)的结构和电性能研究

采用微波与传统加热相结合的方法首次合成了稀土掺杂基锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(x=0.005-0.1)材料，电化学性能测试结果表明材料在掺杂量为x=0.01时表现出最大放电比容量，同时具有很好的循环稳定性，经过100次循环其容量衰减仅为14.9%；XRD测试结果表明在LiMn2O4尖晶石晶格中掺入合适量的Nd对稳定尖晶石骨架结构起重要作用；FTIR分析技术揭示了容量少量衰减的原因。     

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4制备新工艺

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺来制备锂离子电池正极材料ＬｉＭｎ２Ｏ４,并对制备的材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试．制备的ＬｉＭｎ２Ｏ４为正尖晶石结构,而且物质纯净．同一批次制备的材料化学成分均匀,粉末粒度分布范围窄,中粒径为１０．６７μｍ,首次充电容量为１２４ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１５ｍＡｈ／ｇ．循环次数达３０次时,放电容量还大于１００ｍＡｈ／ｇ,循环稳定性良好．球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使原料粒度细化而且粒度均匀．旋转合成工艺能使反应物和反应产物的温度均匀、粒度均匀、晶型结构与成分均匀．球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能性能良好的ＬｉＭｎ２Ｏ４     

钴镍掺杂锰酸锂的电化学性能研究

采用固相烧结法分别制备了钴掺杂和镍掺杂锰酸锂锂离子电池正极材料,同时制备了纯相锰酸锂进行比较.用电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、电子扫描电镜和电池性能测试系统对产物的组成、结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制备的掺杂锰酸锂LiMn0.9 Ni0.1O2、LiMn0.9 Co0.1O2的结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀、表面光滑;首次放电比容量分别为114.7mAh/g和110.8mAh/g(0.5mA/cm,2.8~4.4V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.2mAh/g和103.3mAh/g,50次循环比容量保持率分别达到94.1%和95.4%.     

不同锰源对尖晶石型锰酸锂性能影响的研究

分别以自制锰源和工业用电解二氧化锰为原料,采用固相合成法,将锰源和碳酸锂的混合物合成尖晶石型锰酸锂.通过扫描电子显微镜、X射线衍射的方法研究了不同锰源合成的尖晶石型锰酸锂之间形貌和结构的区别,通过电性能测试研究了不同锰酸锂对锂离子电池电性能的影响.结果表明：合成的锰酸锂都有良好的尖晶石型立方结构,以碳酸锰为原料的自制三...     

Spinel LiMn2O4 nanorods as lithium ion battery cathodes

Spinel LiMn2O4 is a low-cost, environmentally friendly, and highly abundant material for Li-ion battery cathodes. Here, we report the hydrothermal synthesis of single-crystalline beta-MnO2 nanorods and their chemical conversion into free-standing single-crystalline LiMn2O4 nanorods using a simple solid-state reaction. The LiMn2O4 nanorods have an average diameter of 130 nm and length of 1.2 microm. Galvanostatic battery testing showed that LiMn2O4 nanorods have a high charge storage capacity at high power rates compared with commercially available powders. More than 85% of the initial charge storage capacity was maintained for over 100 cycles. The structural transformation studies showed that the Li ions intercalated into the cubic phase of the LiMn2O4 with a small change of lattice parameter, followed by the coexistence of two nearly identical cubic phases in the potential range of 3.5 to 4.3 V.     

Influence of Nb5+ Doping on Structure and Electrochemical Properties of Spinel Li1.02Mn2O4

The Li1.02NbxMn2-xO4 (x=0,0.005,0.01,0.02,0.04 and 0.1) materials were prepared by solid-state reaction method in which Li2CO3 , electrolytic MnO2 and Nb2O5 were used as reactants. The influences of the Nb5+ doping on structure, morphology and electrochemical performance were systemically investigated by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and AC impedance. XRD test showed that the prepared samples had single spinel structure although there was impurity phase of LiNbO3 existing in Li1.02NbxMn2-xO4 phase after Nb5+ doping. The doped materials with Nb5+ had smaller lattice parameters and crystal volume compared with pristine Li1.02Mn2O4. The endurance of overcharge was largely improved. In addition, the small amount of Nb5+ doping could increase the material conductivity.     

锌掺杂正极材料尖晶石LiMn_2O_4的制备及电化学性能

为改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学循环性能,以乙酸锂、乙酸锰和乙酸锌为原料,采用固相法制备了LiMn2-xZnxO4(x=0.02、0.04、0.06),并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明所制备的LiMn2-xZnxO4具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,锌的掺入细化了尖晶石颗粒,增强了Li+在固相中的扩散能力。电化学测试结果显示锌掺杂能抑制LiMn2O4的电化学容量衰减现象,使其循环性能得到显著提高。其中LiMn1.96Zn0.04O4表现出最佳的循环性能,循环20次后放电容量可保持在106.6mAh/g。