LiMn2O4纳米粉的湿化学合成与表征

采用湿化学方法，通过水溶液中的化学反应直接合成纳米级LiMn2O4化合物，其结构基本上为无定型，但XRD图谱中已出现LiMn2O4特征峰，说明在水溶液中已初步形成尖晶石结构，运用XRD，SEM，TG－DTA等现代检测手段对样品的性能进行进行了表征，XRD及SEM等分析结果表明，合成样品经简单热处理后，晶型结构完善，形貌规整，均匀，比表面积积显著减小，粒度明显变粗。TG－DTA热分析证明，样品在低于900℃的温度下进行热处理时，仅发生LiMn2O4的晶化过程，产物的化学组成稳定，该法合成锂离子电池正极材料LiMn2O4，具有工艺流程简单，产物的成分，结构及粒度均匀等特点。     

尖晶石LiMn2O4的掺杂研究进展

相对LiCoO2来说，价廉、低毒的尖晶石LiMn2O4作为高能锂离子电池最有潜力的正极材料已经成为市场研究的热点。但是，在充放电过程中其结构的不稳定制约了它的应用前景。为了得到结构稳定的尖晶石，许多研究小组通过掺杂其它元素来改性LiMn2O4。综述了近几年来在这方面的研究进展。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成及其电化学性能研究

以Li2CO3为Li源,化学MnO2(CMD)和电化学MnO2(EMD)为Mn源,以乙醇水混合物为分散介质,采用固相反应法合成了可充电锂离子电池正极材料LiMn2O4尖晶石,并采用XRD,BET,TEM和电化学测试对材料进行了表征。结果表明,750℃制备的样品呈良好的尖晶石结构,比表面积分别为4.8m^2/g和2.8m^2/g,产物的分布均匀,平均粒径为200nm。在0．4mA/cm^2(0.2-0.5C)和3．0－4．35V条件下恒流充放电,其首次放电容量大于110mAh/g ,效率大于90％,并具有较好的循环可逆性。考察 反应温度对材料比表面积的影响。     

锂离子电池阴极材料Li1＋Mn2O4的合成与特性

对Ｌｉ１＋ｘＭｎ２ｏ４的合成性能进行了初步的探索。原材料有采用分析纯Ｌｉ２ＣＯ３和电解二氧化锰，对原材料ＭｎＯ２进行热处理，使之成为ε相并排除结晶水。     

LiMn2O4锂离子电池正极材料结构稳定性的初步研究

用XRD、原子吸收光谱等方法研究了向尖晶石型LiMn2O4正极材料结构中引入Ni、Mg对LiMn2O4正极材料结构稳定性的影响。实验结果表明,在LiMn2O4正极材料结构中引入Ni、Mg以后,其结构稳定性大大提高,但电极材料的起始容量有所下降。     

机械活化燃烧合成SiC粉体的研究

以硅粉和碳黑为初始原料, 通过机械活化和化学活化预处理, 实现了Si-C体系在较低温度下燃烧合成SiC. 采用XRD、SEM和EDS等手段, 分析了合成产物的相组成和微观结构特征. 结果表明: 机械活化预处理可使燃烧反应诱发温度降低至1050℃, 合成SiC粉体的比表面积为4.36 m²/g, 平均粒径<5μm.     

TiAl-Al2O3纳米粉体的机械活化-放电等离子原位烧结

用机械活化-放电等离子烧结(MA-SPS)方法原位制备TiAl-Al2O3材料.MA后得到晶粒度小于25nm的纳米粉体,其中Al2O3起到机械活化和细化晶粒的作用,促使粉体快速纳米化;SPS原位烧结后得到密度为3.73g/cm3的(α2 γ)双相组织,组成相的晶粒度小于130nm.     

机械力化学合成纳米晶体的研究

介绍了机械力化学的概念、作用机理及其表征技术。阐述了机械力化学制备纳米粉体的机理和优越性,并主要以BaTiO3纳米晶为例,研究其合成方法及反应机制。对其未来发展进行了展望。     

机械力活化合成AlN粉末

机械力活化由于能大幅度地降低AlN粉末反应合成温度、缩短反应时间,是制备AlN粉末经济有效的实用化途径之一.简要介绍了机械力活化合成AlN粉末的反应机制,并分析了机械力活化对AlN粉末合成过程的促进作用.     

Ti-Al-Al2O3纳米粉体的机械活化-放电等离子烧结

TiAl基合金是很有发展潜力的高温结构材料,为实现快速高效制备此材料,采用新型的机械活化-放电等离子烧结(MA-SPS)制备纳米材料的有效方法,原位制备Ti-Al金属间化合物Ti-47%Al-10%Al2O3(Al为原子分数,Al2O3为质量分数)材料.介绍了放电等离子烧结这种新兴的纳米固体材料制备技术的特点,结合Ti-Al基合金的具体制备工艺,对MA-SPS的特征予以详细分析研究.通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析,经机械球磨活化后,得到晶粒度小于24 nm的纳米单质元素粉体,为后续原位烧结提供合适的烧结原料.其中添加的Al2O3起到细化晶粒、促进纳米化和机械活化、提高出粉率等作用.纳米粉体在合适的参数下经放电等离子烧结后,可得到致密度达98.7%的(TiAl Ti3Al)理想双相组织,其成分的晶粒度小于91 nm,成为纳米固体材料.     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

以醋酸锰、硝酸锂为原料,采用乙二胺四乙酸-柠檬酸(EDTA-CA)络合法,制备了正尖晶石型LiMn2O4超细粉末晶体。应用TG-DSC,XRD,CV及恒流充放电测试等手段对前躯体及LiMn2O4粉体进行性能表征,确定了其最终的合成温度为600℃。常温下,组装成半电池,初始放电容量为120.2mAh/g,循环50次后容量保持在70%左右。     

Enhanced cycle stability of spinel LiMn2O4 by a melting impregnation method

Spinel LiMn₂O₄ particles were successfully coated with CuO, MgO, ZnO, Al₂O₃ and CeO₂ by a melting impregnation method. Except for the CeO₂-coated sample, all the others exhibit better cycling stability than bare LiMn₂O₄ at room temperature and at 55°C. Among these samples, the ZnO-coated sample shows the best cycling stability. A capacity of 100 mA·h·g⁻¹ still remained after 100 cycles at 55°C while the bare LiMn₂O₄ retains a capacity of only 80 mA·h·g⁻¹ after the same number of cycles. The improvement in the cycling stability is attributed to the suppressed Mn dissolution caused by HF.     

钛掺杂尖晶石LiMn2O4的制备及电化学性能

为解决锂离子电池正极材料LiMn2O4的容量衰减的问题,以TiO2为掺杂体采用固相法制备了LiMn2-xTixO4,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:制备的LiMn2-xTixO4(x≤0.1)具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,并且颗粒形貌随钛的引入得到改善.电化学测试结果显示:钛掺杂能使LiMn2O4的循环性能提高,电化学容量衰减得到抑制.其中LiMn1.995Ti0.005O4具有较好的初始比容量和高温循环性能.     

Bi和F复合掺杂对LiMn2O4结构及电化学性能的影响

采用固相法合成LiMn2-xBixO4-yFy(x=0,0.03;y=0,0.05,0.1),通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电及循环伏安等技术分析检测合成材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:合成的LiMn2-xBixO4-yFy均为尖晶石结构,无杂相,颗粒表面光滑,大小均匀。常温下以0.2C倍率循环30次,LiMn1.97Bi0.03O3.95F0.05容量保持率为90.88%,远高于未改性LiMn2O4的86.51%,常温及55℃下以1 C倍率循环100次,LiMn1.97Bi0.03O3.95F0.05容量保持率分别为91.81%和83.69%,高于未改性的78.65%和71.82%。Bi和F复合掺杂提高了材料的稳定性和循环性能,尤其是高温循环性能。     

溶胶凝胶法制备尖晶石型LiMn2O4的研究现状及展望

综述了用溶胶凝胶法制备锂离子电池正极活性材料尖晶石型LiMn2O4的方法及其发展方向。溶胶凝胶法制备材料具有贩优越性,研究工作取得了很大进展,但还不够系统深入,工业化尚有较大困难,认为这一领域的研究方向为：溶胶凝胶过程的基础性研究;尖晶石型LiMn2O4正析材料的掺杂改性、低温合成、纳米化和薄膜化;优化工艺过程,降低制备成本,实现工业化。     

焙烧温度对醋酸盐体系液相燃烧合成尖晶石型LiMn2O4的影响

以醋酸锂、醋酸锰为原料，尿素为燃料，用液相燃烧合成方法制备尖晶石型LiMn2O4物质，考察了焙烧温度（300-800℃焙烧5h）对产物的组成结构、晶粒大小及电化学性能的影响。实验结果表明，未焙烧产物中主晶相为LiMn2O4及少量Mn2O3，但在300-800℃焙烧5h后都可得到单相的LiMn2O4粉体材料，焙烧温度为900℃时，LiMn2O4部分分解为Mn3O4；产物颗粒随焙烧温度升高而长大，≤600℃时，产物颗粒〈100nm，≥700℃时产物颗粒〉100nm，可观察到LiMn2O4的特征八面体结构；在焙烧温度800℃以下，产物的电化学性能随焙烧温度的升高而增加。当电流密度为C/3时，焙烧温度为800℃的首次放电容量为105mAh／g，但循环性能较差，30次循环后仅剩83％。     

Structural Distortion and Compositional Gradients Adjacent to Epitaxial LiMn2O4 Thin Film Interfaces

Thin film electrode materials are key components in the development of high rate, high capacity solid‐state Li‐ion batteries. Detailed knowledge of the epitaxial film/substrate(current‐collector) interface structures, which provides insights into epitaxial growth mechanisms and the effects of microstructure on electrochemical properties, is essential for efficient materials and device design. Here we report the epitaxial growth mechanism of a typical cathodic LiMn₂O₄ thin film by exploring the detailed structural and compositional variations in the vicinity of a film/substrate interface using state‐of‐the‐art scanning transmission electron microscopy. Direct observation of atom columns shows the epitaxial film forms an atomically flat and coherent heterointerface with the substrate, but that the crystal lattice is tetragonally distorted with a measurable compositional gradient from the interface to the crystal bulk. The growth mechanism is interpreted in terms of a combination of chemical and physicomechanical effects, namely a complex interplay between the internal Jahn‐Teller distortions induced by oxygen non‐stoichiometry and the lattice misfit strain.     

用研磨微电极研究LiMn2O4的循环伏安行为

用研磨微电极研究了尖晶石锂锰氧化物在1mol／L LiPF6／EC＋DMC＋EMC（1：1：1）电解液中的循环伏安行为，并用SEM分析了电极的表面形貌和锰元素分布．结果表明，尖晶石锂锰氧化物在研磨微电极上较在粉末微电极上稳定，嵌脱锂离子过程也更可逆．比较发现，固态法合成的尖晶石锂锰氧化物的循环稳定性较溶胶-凝胶法合成的要好，这一结果与XRD结晶度分析结果吻合，说明研磨微电极能够快速有效地评价尖晶石锂锰氧化物的循环稳定性及锂离子嵌脱过程的可逆性．     

固相合成锰酸锂的反应动力学研究

采用动态多重扫描速率法,测试了Li2CO3和MnO2混合物在四个不同升温速率下的DSC曲线,结合TG分析,认为合成LiMn2O4的固相反应分四个阶段进行.用微分法中的Kissinger法与积分法中的Ozawa法分别计算合成过程中各个反应阶段的活化能,其平均值分别为:620.5,341.1,426.1,450.6kJ·mol-1,结果表明:反应开始时,部分Li2CO3的催化分解反应最难发生.