特殊形貌的Li_2MnO_3及富锂锰基正极材料研究

Li_2MnO_3及富锂锰基正极材料具有较高的容量,是锂离子电池正极材料的研究热点。综述了采用不同方法制备特殊形貌的Li_2MnO_3、富锂锰基正极材料以及通过掺杂和包覆来改善其电化学性能的研究进展,并对Li_2MnO_3及富锂锰基正极材料的研究趋势进行了展望。     

富锂锰基正极材料性能改性的研究进展

富锂锰基正极材料x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO)2(M=Ni,Co或Mn)具有高比容量、低成本等优点,是下一代高比能锂离子电池正极材料有力竞争者。然而该材料也存在首次不可逆容量大,大功率下循环性能差等缺点。从富锂锰基正极材料的首次充放电容量、循环性能、倍率性能、阻抗分析等方面,重点讨论了包覆、掺杂、混合等改性方法对x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO_2的电化学性能影响,指出了富锂锰基正极材料当前存在争议的问题,并展望了今后的改性研究工作。     

二氧化锰电极的放电过程

二氧化锰是一种廉价的正极材料。实际使用于勒克朗谢、碱性锌锰、镁锰、锂锰等电池中。多年来国内外学者的大量工作,为干电池性能的改进提供了依据和措施。但是关于MnO_2的放电过程有不尚少,有待解决的问题。本文略述近期国外在MnO_2放电过程方面的某些研究。 (1)勒克朗谢电解质溶液 MnO_2电极在NH_4Cl、ZnCl_2溶液中的放电过程     

二氧化锰制备工艺及其材料电化学性能研究

利用氧化还原法分别制备二氧化锰(MnO_2)粉末、磁场辅助MnO_2粉末和磁场辅助铁掺杂MnO_2粉末。研究了工艺改进及掺杂处理对材料的形貌、结构及电化学性能的影响。测试结果表明,脉冲磁场环境和铁离子掺杂都明显改善了MnO_2的电性能。当电流密度为2Ag~(-1)时,脉冲电磁场辅助得到的铁掺杂MnO_2的比电容为992Fg~(-1)。     

MnO_2掺杂对锂/氟化碳电池性能的影响

通过球磨法制备了二氧化锰(MnO_2)掺杂的氟化石墨(CF_x)复合材料;以复合材料为正极、锂带为负极,制备了1 Ah方形软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。探讨掺杂比例对Li/CF_x电池电化学性能的影响。与纯CF_x相比,掺杂30%MnO_2的电池以0.1 C倍率放电,低波电压和平台电压分别为2.360 V、2.463 V;以0.5 C、1.0 C倍率放电,低波电压分别提高约0.4 V、0.5 V。掺杂MnO_2可改善Li/CF_x电池的电压滞后现象,并提高放电平台电压。     

富锂锰基正极材料的研究进展

富锂锰基正极材料xLiMO_2·(1-x)Li_2MnO_3凭借其比容量高、工作电压高、对环境更友好,有望成为下一代高比能量电池的优选正极材料。总结了富锂锰基正极材料存在的问题,介绍了富锂锰基正极材料的改性研究进展及制备方法,展望了富锂锰基正极材料的应用和发展方向。     

锂-二氧化锰电池的研究现状及展望

锂-二氧化锰电池以优异的性能、低廉的价格在民品市场中得到广泛的应用。详细阐述了锂锰电池正极材料、锂盐电解质、隔膜等重要组成部分的研究进展。对国内外锂锰一次电池的研究现状进行了综述,并对未来锂锰一次电池的研究方向作出了展望。     

超声波包覆改善富锂锰正极材料低温性能

采用超声波在富锂锰正极材料表面包覆MnO_2。用X射线衍射和扫描电镜对样品进行了表征,并设计软包电池测试材料的电化学性能。研究表明:超声波包覆MnO_2的富锂锰正极材料能提高材料首次放电效率,达96.4%。此外,低温-20和-40℃的放电效率分别为66.9%和6.7%,低温-20和-40℃的恢复率为103.5%和102.2%。     

不同阴离子对MnO_2结构、形态和电化学性能的影响

用不同阴离子的二价锰化合物和高锰酸钾水热反应生成二氧化锰,研究不同阴离子,对二氧化锰结构、形态和放电性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对二氧化锰的结构、形态和电化学性能进行表征。结果表明,不同阴离子对二氧化锰的结构、晶型转化和形态等有显著影响。(SO_4)~(2-)有利于形成α-MnO_2单相晶体,且α-MnO_2晶体不会随着反应时间的增加而转化为其它晶型。γ-MnO_2只会在含有(Cl~)-和(NO_3)~-的溶液中形成,而β-MnO_2较容易在含有Ac~-离子的溶液中形成。用反应时间为7h的MnO_2((SO4)~(2-))、MnO_2(Ac-)、MnO_2((NO_3)~-)和MnO_2(Cl~-)组装电池,初次放电容量分别为207、120、20_3、181 mAh/g,MnO_2((SO_4)~(2-))的初次放电容量较高。     

二氧化锰制备工艺及其性能研究

以高锰酸钾(KMnO_4)和硫酸锰(MnSO_4·H_2O)为原料,氯化铁(FeCl_3)为铁源,分别制备二氧化锰(MnO_2)粉末、磁场辅助MnO_2粉末和磁场辅助铁掺杂MnO_2粉末。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分别对样品的形貌和结构进行表征,并使用电化学工作站测试样品的电化学性能。测试结果表明,脉冲磁场环境和铁离子掺杂都明显改善了MnO_2的电性能。当电流密度为2 A/g时,脉冲电磁场辅助得到的铁掺杂MnO_2的比电容为992 F/g。     

锂中和EMD对Li-MnO_2电池性能的影响

研究了锂中和电解二氧化锰(LiEMD)对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池内阻、开路电压及放电性能的影响。钠中和电解二氧化锰(NaEMD)、LiEMD制备的Li-MnO_2新鲜电池的平均内阻为330.9 mΩ、325.9 mΩ;60℃存储后平均内阻为569.7 mΩ、408.7 mΩ;80℃存储后平均内阻为1 090.1 mΩ、852.3 mΩ;LiEMD制备的电池内阻更低、分布一致性更好。高温存储后LiEMD制备的电池容量均比NaEMD高。LiEMD有利于提高电池的内阻电压一致性和存储性能。     

圆柱形锂-二氧化锰电池安全性能的改善

阐述了锂-二氧化锰电池的工作原理,剖析了在滥用条件下圆柱形锂-二氧化锰电池产生安全性问题的原因,总结出改善圆柱形锂-二氧化锰电池安全性能的几种措施,叙述了圆柱形锂-二氧化锰电池进行安全性试验的几种方法。     

CR 435锂-二氧化锰电池的研制

采用Li-MnO2电池材料和工艺制造CR 435锂电池。重点对正极活性物质的加工制备及电池组装工艺进行了试验和改进。通过X射线衍射分析(XRD)测试了热处理前后电解二氧化锰(EMD)的结构,对贮存1周后电池的开路电压、短路电流及内阻进行了测试,并将电池在不同温度下进行恒电流放电和恒电阻放电。测试结果表明电池性能完全满足CR 435锂电池的技术要求,可作为夜间钓鱼时的发光浮标或商务通专用笔夜间使用时的照明电源。     

中国的锰矿资源

二氧化锰是锌锰电池以及锂锰电池的正极材料,我国对二氧化锰的需求量非常大,天然二氧化锰和电解二氧化锰都是用锰矿石加工生产的。介绍了我国锰矿资源的储量、矿石质量、分布状况、矿床特点和海洋锰结核的现状,对电池企业的经营和决策有一定的参考作用。     

预放电模式对锂锰电池性能的影响

预放电模式对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池存储后的内阻、电压及放电性能有直接影响。研究恒流、恒阻和直接短路等3种模式预放电对Li-MnO_2电池性能的影响。在60℃存储后,恒流、恒阻和直接短路预放电的Li-MnO_2电池,平均内阻分别为569mΩ、852mΩ和1140mΩ,平均开路电压分别为3.257V、3.250V和3.271V。恒流预放电制备的电池,内阻、电压分布一致性更高,1000mA恒流放电时,恒流预放电电池的容量比直接短路预放电的高28.4%。     

锰基化合物在化学电源中的优势与潜力(Ⅰ)

当前化学电源中的正极材料,大都使用过渡元素氧化物或其衍生物,与它们相比,锰基材料更具优势.在化学电源中应用最广的锰基材料是MnO2,可用于碳锌电池、碱锰电池、锂锰电池及可充碱锰电池等.各类晶型MnO2的结构研究透彻,它们可以互相转变,并可制备Li-Mn-O化合物,如尖晶石型LiMn2O4、层状结构的LiMnO2以及层状-层状复合物.Mn基材料用于动力锂离子电池的优势是资源丰富、价格低廉、无毒及对环境友好,作为动力电池材料的安全性能好.与LiCoO2相比,优势明显.     

锂原电池重物撞击试验分析

介绍了按照锂电池国际标准（IEC 62281-2004）,以6种不同状态的Li—MnO2扣式电池为样品进行的重物撞击试验。结果表明：3种状态,即只含有负极材料锂和电解液的电池样品、只含有负极材料的电池样品和成品电池,在撞击过程中部分样品产生“火花”。说明重物撞击试验中产生“火花”的原因除了电池内部短路,还可能是由于电池内部锂的高温燃烧所致。从而表明国际锂电池标准（IEC62281—2004）中,重物撞击试验的目的（模拟电池内部短路）是有待商榷的。     

超级电容器二氧化锰电极材料的进展

综述了二氧化锰( MnO2)的主要制备技术(如液相沉淀法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法、低温固相法和水热法等)及修饰改性(如掺杂和复合)的进展和存在的主要问题,展望了高性能MnO2电极材料的发展前景.     

实用圆柱形锌空气电池的开发

锌空气电池由于性能稳定、比能量高、原材料来源广泛、成本低廉,故其开发研究一直深受重视。圆柱形空气电极及锌空气电池,电极结构独特、新颖,成型工艺简单、可靠,克服了过去此类电池密封性能差、工艺复杂及工业化生产困难等缺陷,具有优良的性能和明显的价格优势,且无环境污染,有较好的实用性和市场开发前景,有望成为目前一次电池主导产品——锌锰及碱性锌锰电池的替代产品。