锂离子电池论坛_综述锰科研方向

《锂离子电池论坛_综述锰科研方向》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、锂离子电池论坛_综述锰科研方向本文由ntqiuming贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第15卷第2期2003年4月化学研究与应用ChemicalResearchandApplicationNo.Vol.15，2Apr.，2003文章编号：（1004-16562003）02-0141-05锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的研究现状冯传启，张克立*，孙聚堂（武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉430072）摘要：从制备方法，循环性能，比容量，高温性能等

2、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。关键词：尖晶石LiMn2O4；锂离子电池；电化学性能中图分类号：911TM文献标识码：A到目前为止，用于锂离子正极材料研究较多的涉及LiCoO2、LiNiO2层状化合物及LiMn2O4体系Table1正极材料结晶类型晶胞类型平均工作电压（伏）理论比容量（mAhg-1）??实际比容量（mAhg-1）??循环寿命热稳定性成本环保开发程度（表1）少量研究的有Li-

3、V-O和Li-Ti-O等，体系。表1锂离子电池三种主要正极材料的比较一览表CormparationofthreeCathodematerialsforlithiumionbattery.LiCoO2（层状）α-NaFeO2型六方R3m约4.1274146500-1000不稳定很高含有毒的钴已使用LiNiO2（层状）α-NaFeO2型六方R3m约3.8275210不明极不稳定中等（为Co的1/20）含镍开发中LiMn2O4尖晶石型立方Fd3m约4.1148130不明稳定低（为Co的1/40）无毒开发中综合考虑环

4、保和价格因素，LiMn2O4与Li成为当前研究CoO2、LiNiO2相比具有明显的优势，的热点［1-20］貌对目标产物的电化学性质影响更大。高温固相反应合成LiMn2O4尖晶石时，适宜的合成温度为［24［27］发现650℃—850℃，Tarascon-25］和Yamada。1合成方法尖晶石的工作电压与容量的关系曲线基本形LiMn2O4在840℃的空气中由立方相变为四方相，在烧结温度高于780℃时，开始失氧，而且随着淬火温度的提高和冷却速度加快，缺氧现象越来越严重，而缺氧尖晶石LiMn2O4的电化学性能较差，Y

5、amada发现在750℃氧气的分压大于0.016MPa时，2O4不会发生失氧现象，所以在空气中POLiMn2等于0.021MPa条件下，制备LiMn2O4及其掺杂尖晶石，750℃下进行。淬冷的样品与缓慢冷却在相比，淬冷更易导致八面体位和四面体位间的离子混合，淬冷温度越高，离子混合严重，越利于锰导致电离子占据8a位置从而导致Li+扩散困难，态虽然相似，但初始容量和容量保持能力受合成［21］条件的影响很大。常用的合成方法大致可分［22为高温固相反应-28］和软化学低温方法。后者包括共沉淀反应、溶胶-凝胶法、熔体p

6、echini法、浸渍法、流变相反应法、水热合成法等［29-38］。对于高温固相反应来说，烧结温度，烧结时间，却速度，源化合物LiOH，2CO3，冷锂（LiLiNO3等）和锰源化合物MnO2，（的性质及形MnCO3等）收稿日期：2001-12-29基金项目：国家自然科学基金资助项目（20071026）通讯联系人*142化学研究与应用第15卷极材料的电化学性能差。通常情况下，高温固相颗粒不反应得到的LiMn2O4尖晶石形貌不规则，均匀，往往含有较多的杂质，导电性和可逆性较差。相比之下，采用低温合成技术可制备出高性

7、能的电极材料，尤其是材料的形貌和微观结构可以人为控制。通常认为，软化学方法合成的样品具有均相，结晶度高+［34-35］所改变，为了保持电中性或价态平衡Li1+xMn2-xO4分子式中，3+、4+的个数分别为1-3x及MnMn因为3×1-3x）4×1+2x）（1+（1+2x个，+（+因此Li1+xMn2-xO4可写成Lix）（-2）×4=0，+［LixMnⅢ）-3x）MnⅣ）+2x）］4其中Li+占（（（1（（1）O（+（18a位。LixMn3++3x）（1+2）占16d位，2-占32eMn4+）O［39］位，

8、可以推算锰的平均氧化态为：，颗粒均匀，粒径小，比表面高Li离子扩散距离短，（倍率特性好，活性物质的利用率高）等特点，故合成的材料一般具有良好的电化学性能。此外热处理时间较短，处理温度大大降低，节能，这些是高温固相反应无法比拟的。在软化学方法中，溶胶凝胶法是较常见的方可获得较高质量的溶法，该方法通过调节pH值，胶、凝胶和干燥胶粉，烧结后LiMn2O4呈稳定态尖晶石结构，其可逆容量为120mAhg??-