尖晶石LiMn2O4高温电化学性能研究

利用高温固相反应合成了锂离子蓄电池正极材料尖晶石LiMn2 O4 ,研究了在高温 5 5℃下LiMn2 O4 循环容量的衰减和贮存后电化学性能的变化。与常温下相比较 ,5 5℃下尖晶石的容量衰减显著加快 ,贮存后的LiMn2 O4 循环性能变差。改变合成工艺条件如合成温度、n(Li)∶n(Mn)比 ,LiMn2 O4 的高温电化学性能有所改善 ,掺杂金属Co元素合成尖晶石掺Co化合物也能够提高LiMn2 O4 在高温下的循环性能 ,通过测量LiMn2 O4 在高温下电解液中的溶解 ,分析了容量衰减的机理。     

尖晶石相Li1+xMn2O4及LiAl0.1Mn1.9O4-yFy的循环性能

用高温固相法制备了尖晶石相Li1 xMn2O4及LiAl0.1Mn1.9O4-yFy锂离子电池正极材料.电性能测试表明,Al、F共掺杂能提高LiMn2O4的容量.LiAl0.1 Mn1.9O4-yFy(y=0.05、0.10)常温下的初始容量分别为104.4 mAh/g和105.3mAh/g,高于Li1 xMn2O4;100次循环后,容量仍高于Li1 xMn2O4.Li1 xMn2O4(x=0.05、0.06和0.07)的高温(55℃)循环性能较好,100次循环后,容量衰减率分别为24.02%、21.78%和22.23%,除Li1.04Mn2O4(x=0.04)外,均低于LiAl0.1Mn1.9O4-yFy.阴离子的掺杂提高了材料的容量,阳离子掺杂抑制了Jahn-Teller效应,增强了尖晶石结构的稳定性,提高了材料的循环性能.     

尖晶石型LiMn2O4电极循环伏安研究

采用循环伏安法(CV)对所制备的尖晶石LiMn2O4(LMO)锂离子蓄电池正极材料进行了研究.用X射线衍射分析表征了LMO的结构,并计算了其晶胞体积;粒度分析表明LMO粉末粒径范围适合用此铂微电极(孔穴深度为43 μm)进行测试;CV结果表明,不管是利用常规粉末微电极还是常规压片电极,分别代表锂离子嵌入和脱嵌两个阶段的两对氧化还原峰,只有在较慢的扫描速率下才能清楚地分开,采用粉末微电极不能提高电极的充放电电流而减少循环时间,但采用粉末微电极,电极半径小,活性物质含量少,可减少活性物质在电解液中浸泡的时间,而且最重要的是使用微电极,使得信躁比Ipa/Ipc增大,提高了测试灵敏度;此外,根据CV曲线及计算所得空腔中LMO的质量(m=1.1×10-4g),可计算得到尖晶石LMO的初始放电容量为131 mAh·g-1.     

尖晶石LiMn2O4锂离子电池循环性能研究

用尖晶石型LiMn2O4材料做正极活性物质,石墨做负极材料,制备额定容量为1000mAh的456080软包方形锂离子电池。重点研究了不同的电解液注液系数对电池循环性能的影响。实验结果表明,4．5g／Ah的注液系数下,尖晶石型LiMn2O4表现出了更好的循环性能。     

正尖晶石LiMn2O4的合成与电化学性能研究

采用高温固相反应原理合成了LiMn2O4锂离子电池正极材料,研究了合成原料中n(Li)/n(Mn)(摩尔比)和合成温度以及掺杂金属钴元素对合成产物性能和结构的影响,恒电流充放电结果麦明LiMn2O4容量为115～120mAh/g,掺杂钴以后容量下降而循环性能改善,XRD测试分析表明合成产物具有正尖晶石结构;通过进一步优化材料的粒度和电极制备时控制导电剂的加入量,确定了提高LiMn2O4的容量、改善材料循环性能的其他因素.以合成产物为阴极材料,MCMB为阳极材料,组装的18650型锂离子电池的容量达到了1250mAh,循环300次后容量保持70%左右.     

化学镀镍包覆提高尖晶石LiMn2O4的高温性能

尖晶石LiMn2O4是最有希望代替钴酸锂的锂离子蓄电池正极材料,高温下容量衰减严重是其得以广泛应用的瓶颈。采用化学镀镍包覆方法对尖晶石LiMn2O4进行了表面改性。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对改性后的尖晶石表面进行了研究。电化学测试结果表明化学镀镍包覆方法能大幅度提高Li-LiMn2O4电池的高温性能。     

尖晶石型LiMn2O4的制备和性能研究

利用溶胶-凝胶法制备镧掺杂的锂离子电池正极材料尖晶石型LiLa0.005Mn1.995O4,利用X衍射、循环伏安、充放电测试、交流阻抗等手段对其进行了研究。结果表明样品呈良好的尖晶石结构，在0．3mA／cm^2和3．0～4．1V条件下恒流充放电，其首次放电容量大于110mAh／g，并具有较好的循环可逆性。活性物质在不同的电位下有不同的电化学特征，交流阻抗谱明显不同，并对其进行了合理的解释。     

尖晶石 LiMn_2O_4 电极的循环伏安研究

采用电化学线性扫描方法对所制备的尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４正极进行了研究分析。结果表明,分别代表锂离子嵌入和脱嵌两个阶段的两对氧化还原峰,只有在较慢的扫描速率下才能清楚地分开;而在同一扫描速率下,电极内导电物质越多使两对峰的分形越明显;尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４制备的时间越短,得到的氧化还原峰越平缓,分形越不明显,反映较无序的结构;在尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４中掺杂少量的镍以取代锰,其两步还原和氧化过程变得不清晰,可能是因为其它离子的修饰导致了材料晶格结构的区域无序化     

尖晶石型LiMn2O4陶瓷的制备及其电导率

为研究尖晶石型LiMn2O4正极材料的导电性能,用无压、热压和等离子放电烧结的方法制备出了LiMn2O4陶瓷块体,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗谱研究了产物的物相、显微结构和电导率。结果发现,在高温或低氧浓度的烧结条件下LiMn2O4发生脱氧,分解生成LiMnO2和Mn3O4。通过埋粉工艺可以有效地抑制脱氧,提高LiMn2O4的烧结温度。等离子放电烧结可使坯体迅速达到致密,抑制晶格脱氧和晶粒长大。尖晶石型LiMn2O4的电导率由晶界电导控制,晶粒大小对电导率的影响很大。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4--包覆LiCoO2对LiMn2O4循环性能的影响

将LiMn2O4置于LiAc和CoAc2的混合溶液中,缓慢蒸干溶液,煅烧后获得了包覆LiCoO2的LiMn2O4材料。通过电化学测试研究了钴的包覆量、煅烧温度、煅烧时间对包覆LiCoO2的LiMn2O4材料循环性能的影响,并比较了包覆Li CoO2前后,LiMn2O4材料分别在常温和高温环境下循环性能的差异。实验结果表明,在LiMn2O4的表面包覆LiCoO2,可以使LiMn2O4在常温和高温环境下获得良好的循环性能。     

表面包覆尖晶石型LiMn2O4电化学性能研究

介绍了用软化学法制备表面包覆有LiCoxMn2-xO4的尖晶石型LiMn2O4,以及用循环伏安、恒流充放电和电位衰减方法试验了包覆前后样品的电化学性质。试验结果表明：包覆样品比未包覆的初始容量低;经50次循环后,未包覆样品的容降为56．2％,而表面包覆样品的容降则为33.5％,而且,包覆样品在电解液中的化学稳定性明显比未包覆样品高。结果还表明：表面层LiCoxMn2-xO4的存在减少了LiMn2O4在电解液中的溶解,提高了尖晶石型LiMn2O4的循环稳定性。     

机械活化在制备尖晶石LiMn2O4中的应用

研究了尖晶石LiM n2O 4制备过程中机械活化法对前驱体的物相结构、形貌以及反应过程的影响。结果表明,经过活化处理,原料中的γ-M nO 2的点阵缺陷和晶格畸变增大了,LiO H也由晶态转变为无定形态,在活化过程当中已有一定程度的化学反应发生。介绍了合成尖晶石LiM n2O 4物相结构的分析结果,结果表明,机械活化的应用提高了前驱体的反应活性,大大降低了合成尖晶石LiM n2O 4的温度。     

超声空化预处理对尖晶石LiMn2O4性能的影响

采用超声空化-固相合成法制备尖晶石LiMn2O4,用TG-DTA、XRD、SEM、激光粒度分析和充放电测试等研究了超声空化对材料的组成、晶体结构、表观形貌、粒度分布和电化学性能的影响.结果表明:超声空化产生的机械活化效应降低了材料的合成温度,提高了尖晶石LiMn2O4的结晶度和结构稳定性;超声空化对材料制备过程中的加速成核和控制晶核的生长是有利的,能得到较好的颗粒形貌和粒度分布;经过超声空化预处理的样品的首次放电比容量为125.34 mAh/g,20次循环后的容量仅衰减5.54%.     

高温下LiMn2O4的容量衰减及对策

LiMn2O4尖晶石材料在高温贮存和循环过程中的容量衰减问题是其大规模工业化应用的主要障碍.容量衰减的主要原因是锰的溶解及其伴随的材料结构的变化、钝化膜的形成,Jahn-Teller效应、及电解液的分解.高温性能的改进涉及电极/溶液界面的各个环节:体相掺杂、表面相掺杂、减小比表面、电解液组成优化、采用能够捕获质子作用的电解液添加剂、以及能够吸收氧气的电极材料添加剂等.     

尖晶石LiMn2O4的制备与改性

尖晶石LiMn2O4是很有发展前途的锂二次电池正极材料,但它在循环过程中存在容量衰减,如何解决这-问题是实现该材料工业化的前提.众多的研究都集中在稳定尖晶石的结构上,概述了在采用的原料,合成温度,掺杂及包覆改性方.面的研究进展.     

碳包覆尖晶石LiMn2O4的制备及电性能

以碳凝胶为添加剂,采用熔融浸渍法合成碳包覆的尖晶石型LiMn2O4。通过X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和表观形貌进行了分析,结果显示所制备的材料是纯尖晶石结构,碳包覆的LiMn2O4颗粒无团聚现象。室温下,对碳包覆的LiMn2O4进行电化学测试,结果表明:以0.5C、1C、2C倍率进行充放电测试的首次放电比容量分别为119.5、114.7、108.0mAh/g;此外,碳的包覆增强了颗粒间的导电性,减少了LiMn2O4与电解液的接触面积,抑制了Mn的溶解,提高了电池的循环稳定性。交流阻抗测试表明,碳包覆可以降低电极反应过程中的电荷转移电阻。     

稀土掺杂对LiMn2O4电化学性能的影响

用固相反应法合成了具有尖晶石结构的可用作锂离子二次电池正极材料的锂锰氧化合物（LiMn2O4）,并对其进行了镧、铈、镨、钕、铕、钐等多种稀土元素的掺杂修饰,形成稀土复合氧化物（LixMn2-yRe7y/6O4,0.95≤x≤1.2,0≤y≤0.3）。对材料进行了X射线衍射、循环伏安、充放电等测试,实验结果表明,掺入镧、铕、钕、钐、镨等元素所合成的材料具有标准尖晶石结构,较好的电化学可逆性能,较优良的高温性能。该材料在EC:DMC（1:1）+1mol/L　LiPF6电解液中表现出了较优良的充放电性能,其首次放电容量达130mAh/g。