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高电位正极材料高电位正极材料是相对于传统的锂离子电池正极材料例如钴酸锂而言的，传统的钴酸锂正极材料匹配碳负极组装的电池只有 3.7V左右的电压平台，而高电位正极材料和一般碳负极组装的电池将能达到 4.5V以上的电压平台，这对提高单体电池输出电压、减少群组电池中电池单体串联数目有着重要的意义。
高电位材料的发现与发展既与人类追求更高更强更好的本性有关，也与现行锂离子电池材料研究相联系。
以尖晶石类高电位材料（LiMxMn2-xO4）为例，为了解决尖晶石锰酸锂热循环性能差的问题，研究人员通过在锰酸锂中添加或包覆一些新的元素成分来达到目的，在此过程中发现改性的锰酸锂在 4.5V以上区域又出现了一个新的电压平台，在适当的添加量情况下，原先的锰酸锂4.1V电压平台完全消失，容量全部新出现在4.5V以上区域。
在当时的情况下，由于现行的电解液还不能适应在这种高电位下的工作条件，因此高电位材料的应用研究仅仅停留在材料合成和电化学机理方面，后来耐高压电解液方面的改进使得高电位材料正式进入商品化开发阶段，目前法国、韩国方面已经试制了600mAh~2Ah容量大小的软包电池进行了电池性能测试，而日本SANYA则以新型的钛酸锂为负极匹配高电位正极材料组装成3V电池，在2C下循环了2000次后还能有近90%的容量保持。
从目前的认识来说，高电位材料从结构上可分为：1）尖晶石结构的高电位材料，镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4等。
2）橄榄石结构的高电位材料，例如磷酸钴锂LiCoPO4等。
3）层状及其它结构的高电位材料等。
有高电位正极材料，当然也有高电位负极材料，当然，从提高锂离子电池功率来说，负极材料的电位则是越低越好，但传统的低电位负极材料也往往是引起锂电池安全问题的罪魁祸首（例如炭负极的析锂、金属锂负极的枝晶问题），所以采用电位较高的材料作为锂离子电池负极往往是解决锂电池安全性的根本举措，目前来说这方面的负极材料以钛酸锂为研究最多。
硕士学位论文锰酸锌负极材料的改性及低温电化学性能研究摘要尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)因其储量丰富、环境友好、高能量密度等优点逐渐成为最具发展前景的锂离子电池负极材料。
但是，ZnMn2O4在充放电过程中存在导电率低、体积变化大，在首次放电过程中容量衰减快的缺点，从而限制了其发展。
本文针对ZnMn2O4自身的缺陷，对其合成方法进行了优化以及采用金属氧化物复合改性。
主要采用共沉淀法、混合溶剂热法、微乳液法制备出不同形貌的ZnMn2O4电极材料。
将不同的过渡金属氧化物与ZnMn2O4进行复合，结合两种材料的优点，提高复合材料的电化学性能。
此外，本文还探究了ZnMn2O4负极材料的低温(-15 ℃)电化学性能，具体研究如下：(1) 采用共沉淀与高温煅烧相结合的方法制备ZnMn2O4电极材料，并探究了不同煅烧温度对材料结晶度、形貌及电化学性能的影响，选出最佳煅烧温度进行后续研究。
采用超声法制备了片层结构的SnO2纳米材料，并制备了ZnMn2O4/SnO2复合材料。
探究了SnO2的添加量对材料性能的影响，测试结果表明，SnO2的添加改善了复合材料的电化学性能。
为方便标记以下ZnMn2O4简记为ZMO。
当SnO2的添加量为10%时复合材料的电化学性能最佳，特别是从1000 mA/g的大电流密度恢复到100 mA/g的小电流密度时，ZMO-SnO2(10%)的平均放电比容量仍能保持在563 mAh·g-1，体现了优异的倍率性能。
(2) 采用混合溶剂热法制备出微球结构的ZnMn2O4，当以尿素为沉淀剂时，首次放电比容量为1295 mAh·g-1。
采用溶剂热法合成了CuO和Co3O4纳米材料，成功制备出ZMO/CuO及ZMO/Co3O4复合电极材料。
结果表明，CuO、Co3O4氧化物的加入能增加复合电极材料的初始比容量。
ZMO/CuO复合材料的初始放电比容量为1352 mAh·g-1，在100 mA/g的电流密度下循环50次后仍能保持890 mAh·g-1。
问题：1、尖晶石锰酸锂放电平台？——3.7v,过冲电压4.2v，保护过放电压2.75v。
工作电压：2.5v-4.2v。
2、三维锂离子通道？——空的四面体和八面体通过共面和共边相互联结, 形成三维的锂离子扩散通道。
3J hn-Teller效应？——LiMn2O4中Mn3+的电子组态为d4，由于这些d电子不均匀占据着八面体场作用下分裂的d轨道上，导致氧八面体偏离球对称性，畸变为变形的八面体构型，即发生了所谓的Jahl-Teller效应。
尖晶石型锰酸锂1尖晶石型锰酸锂概述锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。
尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料（空的四面体和八面体通过共面和共边相互联结, 形成三维的锂离子扩散通道），至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。
但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。
尖晶石锰酸锂动力电池循环寿命较短和储藏性能差的主要原因之一是锰酸锂的锰易溶解于电解液中，特别在高温下(60℃)锰的溶解尤为严重。
传统认为锰酸锂能量密度低、循环性能差、结构不稳定！尖晶石型锰酸锂属于立方晶系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g，由于具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而具有优异的倍率性能和稳定性。
如今，传统认为锰酸锂能量密度低、循环性能差的缺点已经有了很大改观（万力新能典型值：123mAh/g，400次，高循环型典型值107mAh/g ，2000次）。
表面修饰和掺杂能有效改善其电化学性能，表面修饰可有效地抑制锰的溶解和电解液分解。
掺杂可有效抑制充放电过程中的Jahn-Teller效应。
第52卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 8 2023年8月 Liaoning Chemical Industry August，2023收稿日期： 2022-08-10ZnMn 2O 4多孔微球作为水系锌离子电池 正极材料的合成及其电化学性能卢彦虎，刘晨阳，马雷（沈阳化工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142）摘 要： 采用水热法制备了ZnMn 2O 4水系锌离子电池正极材料，并采用X 射线衍射、X 射线光电子能谱、扫描电镜和电化学工作站等手段对材料进行了表征。
结果表明：水热温度对ZnMn 2O 4正极材料的形貌和电学性能均有较大影响。
当水热温度为160 ℃时，ZnMn 2O 4为尖晶石型多孔状球体，在 1 mA ·g -1的电流密度下获得了155 mAh ·g -1的比容量，良好的电化学性能表现主要得益于其多孔结构。
关 键 词：锌电池； 正极材料； ZMO 多孔微球； 电化学性能中图分类号：TM911 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）08-1122-04尖晶石型锌锰氧化物ZnMn 2O 4（ZMO）材料具有安全性好、成本低、环保等优点[1-3]，在数据存储、生物技术、光催化剂、气敏元件、电池电极材料等领域得到了广泛的研究[4-5]。
目前，尖晶石结构的氧化物（如LiMn 2O 4、LiCo 2O 4）已经在LIBs 中被成功应用并且商业化[6-7]。
因此借鉴这一成功经验，ZMO 电极材料在水系锌离子中的应用成为当下研究的 热点[8-9]。
先前的尖晶石材料多采用高温固相反应法合成，大多是采用研磨氧化物、含碳酸根的盐类化合物的混合物，并进行高温热处理以获得所需材料。
制备温度较高，晶体形貌较难控制[10]。
现在多采用温和的化学方法进行合成，例如溶胶-凝胶法[11]。
WU[12]等通过聚乙烯醇吡咯烷酮分散的溶剂热碳为模板制备的ZMO 材料，在100 mA ·g -1的条件下比容量可达106.5 mAh ·g -1。
四氧化三锰制备尖晶石锰酸锂及电化学性能研究陈守彬;吴显明;陈上;刘志雄;丁其晨【摘要】采用金属锰粉悬浮液氧化法、焙烧法、两步法制备 Mn3 O4。
根据 Li2 CO3/ Mn3 O4混合粉体的 TG-DTA 分析结果，以高温固相法合成尖晶石 LiMn2 O4。
通过 X 射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电技术及交流阻抗，对这合成样品尖晶石 LiMn2 O4的物相、形貌以及电化学能进行检测分析，采用电位跃迁法测试计算出尖晶石 LiMn2 O4电极材料的扩散系数。
结果表明，用3种不同方法制备的 Mn3 O4都能合成颗粒大小均匀的尖晶石 LiMn2 O4，在室温下以0.2 C 倍率充放电循环30次时，以悬浮液氧化法制备 Mn3 O4合成的尖晶石 LiMn2 O4首次放电比容量和容量保持率分别为130.0 mA·h/ g 和98.1%，优于另外两种方法制备 Mn3 O4合成的尖晶石 LiMn2 O4。
以不同 Mn3 O4合成尖晶石LiMn2 O4电极材料的扩散系数 DLi +分别为：7.78×10-11，5.01×10-11，3.26×10-11 cm2/ s。
%Mn3 O4 were prepared by oxidation with suspension solution,baking process and tow-step meth-od. Based on the TG-DTA analysis for Li2 CO3 / Mn3 O4 mixture power,spinel LiMn2 O4 was synthesized via solid-phase method. The phase identification,surface morphology and electrochemical properties of the three kinds of the synthesized powders were characterized by means ofXRD,SEM,galvanostatic charge-discharge experiments,EIS and PSCA. The results show Mn3 O4 prepared by three different methods can synthesize spinel LiMn2 O4 and LiMn2 O4 powders are uniform and show best crystallization. When cycled at room temperature for 30 times at the charge-discharge rate of 0. 2,LiMn2 O4 prepared by Mn3 O4 usingoxidation with suspension solution shows the highest initial charge specific capacity and capacity retention of 130. 0 mA·h / g and 98. 1% . The diffusion coefficient of lithium ion of LiMn2 O4 are 7. 78 × 10 - 11 , 5. 01 × 10 - 11 ,3. 26 × 10 - 11 cm2 / s,respectively.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】5页(P1791-1795)【关键词】四氧化三锰;正极材料;锰酸锂;电化学性能【作者】陈守彬;吴显明;陈上;刘志雄;丁其晨【作者单位】吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000;吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000; 湘西自治州矿产与新材料技术创新服务中心，湖南吉首416000;吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000; 湘西自治州矿产与新材料技术创新服务中心，湖南吉首 416000;吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000;吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000【正文语种】中文【中图分类】TQ131;TM912目前，制备尖晶石LiMn2O4 的锰源有MnO2、Mn2O3、Mn3O4、MnCO3 等锰的化合物［1-3］，工业化生产主要还是电解MnO2。
四种主要的锂电池正极材料LiCoO2锂离子从LiCoO2中可逆脱嵌量最多为0.5单元.Li1-xCoO2在x=0.5附近发生可逆相变，从三方对称性转变为单斜对称性。
该转变是由于锂离子在离散的晶体位置发生有序化而产生的，并伴随晶体常数的细微变化。
但是，也有人在x=0.5附近没有观察到这种可逆相变。
当x＞0.5时，Li1-x CoO2在有机溶剂中不稳定，会发生释氧反应;同时CoO2不稳定，容量发生衰减，并伴随钴的损失。
该损失是由于钴从其所在的平面迁移到锂所在的平面，导致结构不稳定，使钴离子通过锂离子所在的平面迁移到电解质中。
因此x的范围为0≤x≤0.5，理论容量为156mA·h/g。
在此范围内电压表现为4V左右的平台。
当LiCoO2进行过充电时，会生成新的结构当校子处于纳米范围时，经过多次循环将产生阳离子无序，部分O3相转变为立方尖晶石相结构，导致容量衰减。
粒子小时，由于锂离子的扩散路径短，形成的SEI膜较粒子大的稳定，因此循环性能好。
例如，70nm的粒子好于300nm 的粒子。
粒子大小对自放电也具有明显影响。
例如粒子小，自放电速率快。
粒径分布窄，粒子的球形性越好，电化学性能越佳。
最佳粒子大小取决于电池的要求。
尽管LiCoO与其它正极材料相比，循环性能比较优越，但是仍会发生衰减，2对于长寿命需求的空间探索而言，还有待于进一步提高循环性能。
同时。
研究过经过长时期的循环后，从层状结构转变为立方尖晶石结构，特别程发现，LiCoO2是位于表面的粒子;另外，降低氧化钴锂的成本，提高在较高温度(＜65℃)下的循环性能和增加可逆容量也是目前研究的方向之一。
采用的方法主要有掺杂和包覆。
作为锂离子电池正极材料的锂钴氧化物能够大电流放电，并且放电电压高，放电平稳，循环寿命长。
.因此成为最早用于商品化的锉离子蓄电池的正极材料，亦是目前广泛应用于小型便携式电子设备(移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等)的正极材料。
尖晶石型锰酸锂电池材料
尖晶石型锰酸锂是一种常见的锂离子电池正极材料。
它的化学式为LiMn2O4，结构类似于尖晶石，由锂离子（Li+）和锰离
子（Mn3+和Mn4+）组成。
尖晶石型锰酸锂电池材料具有以下特点和优势：
1. 高比容量：尖晶石型锰酸锂电池具有较高的理论比容量，即单位质量能储存的电荷量高，能提供相对较大的电力输出。
2. 良好的循环性能：尖晶石型锰酸锂电池具有较好的循环寿命，能够实现更多的充放电周期。
3. 低成本：尖晶石型锰酸锂电池的制备工艺相对简单，原材料价格较低，制造成本相对较低。
4. 安全性好：相比于其他锂离子电池材料，尖晶石型锰酸锂电池具有更好的热稳定性和安全性能，不容易发生过热、短路等危险情况。
然而，尖晶石型锰酸锂电池材料也存在一些缺点和挑战：
1. 容量衰减：尖晶石型锰酸锂电池在长期循环使用过程中，会出现容量衰减的情况，即储存和释放电能的能力逐渐降低。
2. 低电压平台：尖晶石型锰酸锂电池的电压平台较低，限制了其在某些高电压要求的应用领域的使用。
3. 低能量密度：相比于一些其他材料，尖晶石型锰酸锂电池的能量密度较低，即单位体积内能储存的电能量较小。
为了克服这些缺点，研究人员正在寻找和开发更高性能的锰酸锂电池材料，以提高电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
总的来说，尖晶石型锰酸锂电池材料在锂电池领域中仍然占据重要地位，并且在很多应用场景中具有较大的发展潜力。
锂电池的研究进展摘要：锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。
尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解质溶液的电化学性能。
用循环伏安法和交流阻抗技术研究了Li/有机电解液/LiMn2O4电池的电化学行为,综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备、结构及其电化学性能。
采用溶胶-凝胶法和旋转涂布工艺,在较低的退火温度(450e)下制备了尖晶石型LiMn2O4薄膜。
关键词：正极材料; 电化学性能 ;薄膜1前言作为锂离子电池电解质溶液的主体成分,溶剂的组成和性质影响和决定着LiMn2O4正极材料的宏观电化学性能。
电解质溶液的电导率大小、电解质溶液在电极表面的氧化电位以及电解质溶液对电极材料活性物质的溶解性都在不同程度上直接影响LiMn2O4电极材料的容量、寿命、自放电性能和倍率充放电性能[。
近年来,寻找合适的电解质溶液组分,以进一步改善和提高LiMn2O4正极材料的电化学性能正在引起人们越来越广泛的关注。
系统地研究溶剂组成对LiMn2O4正极材料电化学性能的影响,探讨影响LiMn2O4正极材料电化学性能电解质溶液因素,进一步明确新型电解质溶液体系的优化目标,将为LiMn2O4正极材料在锂离子电池工业中的广泛应用奠定基础。
本文使用恒电流充放电和粉末微电极的循环伏安方法研究了尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂体系的电解质溶液中的电化学性能。
结合溶剂组分和电解质溶液的理化特性,详细探讨了影响LiMn2O4正极材料电化学性能的溶剂因素及其影响机制。
锂离子电池正极材料的选择是锂离子电池电化学性能的关键。
作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂的/存库0,它应满足:(1)在所要求的充放电电范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度的可逆性;(4)全锂化状态下在空气中的稳定性。
目前研究较多的是层状的LiMO2和尖晶石型LiM2O4(M=Co、Ni、Mn、V等过渡金属离子)。
