尖晶石锰酸锂的表面包覆改性研究

尖晶石LiMn2O4的表面改性研究
李文;苏光耀;肖启振
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2005(035)002
【摘要】研究了表面包覆TiO2的尖晶石LiMn2O4.XRD、SEM研究结果表明:经包覆处理后的材料仍为尖晶石结构,粒径均匀.电化学性能测试表明:表面包覆可很好地抑制LiMn2O4材料在电解液中Mn的溶解,提高了循环性能.经包覆处理后的样品的电化学反应阻抗增加.2%包覆量的样品的初始容量为114 mAh/g,常温下,20次循环后容量保持率为100%,100次循环后容量保持率为95%.
【总页数】3页(P123-125)
【作者】李文;苏光耀;肖启振
【作者单位】深圳华粤宝电池有限公司,广东,深圳,518111;湘潭大学化学学院,湖南,湘潭,411105;湘潭大学化学学院,湖南,湘潭,411105
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
1.尖晶石型LiMn2O4合成新工艺及改性研究 [J], 徐茂;胡劲
2.尖晶石LiMn2O4正极材料的掺杂改性研究 [J], 熊学;涂文;陈燕彬
3.尖晶石LiMn2O4的表面改性研究 [J], 许名飞;李新海;陈启元
4.尖晶石型LiMn2O4的制备与掺杂改性研究进展 [J], 王姝瑛;雷新荣
5.尖晶石LiMn2O4的改性研究 [J], 韩金铎;金山;景燕;李武;贾永忠
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硼酸锂包覆改性尖晶石锰酸锂的研究刘卓钦;周晓崇;莫梁君【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2022(54)9【摘要】尖晶石型锰酸锂由于具有优异的安全性能且成本低廉,成为锂离子电池正极材料的研究热点。

然而,由于锰溶解所导致的循环性能衰退是锰酸锂发展的主要障碍。

随着温度的升高,锰溶解加剧,因而电池在高温条件下衰退更加严重。

将硼酸锂包覆于锰酸锂表面,可以抑制锰的溶解。

通过高能球磨的方法可将硼酸锂均匀地包覆于锰酸锂表面。

X射线衍射与电化学阻抗表征结果表明,硼酸锂不会引起锰酸锂结构的变化和电池阻抗的增加。

通过对界面转移电阻的研究发现,硼酸锂包覆量超过2%(质量分数)时电池的极化会增加,因此将硼酸锂的最佳包覆量控制在2%。

相比于未经包覆的锰酸锂,经包覆的锰酸锂不论是对锂半电池还是对石墨全电池均表现出优异的循环性能,尤其是在60℃下的循环性能大大改善。

软包全电池体积能量密度达到308 W·h/L,1C循环200次后容量保持率可达到94.7%。

通过硼酸锂包覆可有效抑制锰酸锂的锰溶解,改善其循环性能。

【总页数】6页(P90-95)【作者】刘卓钦;周晓崇;莫梁君【作者单位】广州海关技术中心;万向一二三股份公司【正文语种】中文【中图分类】O646.542【相关文献】1.尖晶石锰酸锂表面包覆改性材料作用机理研究进展2.沉淀法制备纳米氧化铝包覆改性尖晶石锰酸锂研究3.尖晶石锰酸锂的表面包覆改性研究4.622镍钴锰酸锂包覆偏硼酸改性试验研究5.硼酸喷雾包覆改性镍钴铝酸锂的制备及其电化学性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

硼族元素掺杂尖晶石型锰酸锂改性的研究进展卢瑶;刘晓芳;邵苗苗;苏长伟;郭俊明【摘要】硼族元素(B、Al、Ga、In、Tl)位于周期表第三主族,其离子可通过掺杂取代尖晶石型LiMn2O4中部分Mn3+,增强其结构稳定性,从而改善尖晶石型LiMn2O4的电化学性能.综述了历年来硼族元素单离子掺杂和复合掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构和电化学性能的影响,展望了硼族元素掺杂在尖晶石型LiMn2O4的发展前景.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)002【总页数】4页(P344-347)【关键词】尖晶石型;LiMn2O4;硼族元素;正极材料;锂离子电池;掺杂【作者】卢瑶;刘晓芳;邵苗苗;苏长伟;郭俊明【作者单位】云南民族大学民族地区矿产资源综合利用重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心,云南昆明650500;云南民族大学云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学民族地区矿产资源综合利用重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心,云南昆明650500;云南民族大学云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学民族地区矿产资源综合利用重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心,云南昆明650500;云南民族大学云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学民族地区矿产资源综合利用重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心,云南昆明650500;云南民族大学云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学民族地区矿产资源综合利用重点实验室,云南昆明650500;云南民族大学云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心,云南昆明650500;云南民族大学云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池在工业领域是发展速度最快的高能量存储设备，而电极材料的发展是锂离子电池发展的关键。

管理及其他M anagement and other尖晶石结构高电压锂离子电池正极材料的研究进展王 巍摘要：随着电动汽车和大型储能设备的发展，对锂离子电池在能量密度及安全性等方面提出了更高要求。

一般认为，正极材料的性能（如容量、电压）是决定锂离子电池的能量密度、安全性及循环寿命等的关键因素。

提高正极克容量、电压平台和极片压实密度都可以提高电池的能量密度。

由于目前使用的液态电解液体系在4.5V以上时会发生分解，会使得电池性能衰减。

新电解质（固态或离子液体）及电化学窗口高的溶剂（主要有砜类、腈类及氟代溶剂）的开发，为高电压正极材料的发展带来新的契机。

关键词：尖晶石结构；高电压锂离子电池；电解质1 LiMn2O4正极材料尖晶石型LiMn2O4属于Fd3m空间群，氧原子为面心立方密堆积，锰占据1/2八面体空隙16d位置，而锂占据1/8四面体8a位置。

空的四面体和八面体通过共面与共边相互联结，形成三维的锂离子扩散通道。

锂离子在尖晶石中的化学扩散系数在10-14～10-12m2/s。

LiMn2O4理论容量为148mAh/g，可逆容量一般可达140mAh/g，采用LiMn2O4尖晶石作为正极材料的锂离子电池在高温下比容量衰减比较大，原因主要归结为以下几部分。

1.1 Jahn-Teller效应在LixMn2O4中，锂原子的脱/嵌范围为0<x≤2。

当锂嵌入或脱逸的范围为0<x≤1时，发生反应：LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xe-+Li+。

Mn的平均价态仍然是+3.5～4.0，材料仍然是尖晶石结构。

当Mn的平均价态低于+3.5时，材料发生晶体结构扭曲，由立方晶系向四方晶系发生转变，导致晶格发生畸变，使得电极极化效应增强，从而引起比容量衰减，因此，我们需要采取各种措施来抑制Jahn-Teller效应。

1.2 锰的溶解引起尖晶石LiMn2O4容量衰减的最主要原因是锰在高温下的溶解。

LiMn2O4的Mn3+离子易发生歧化反应：Mn3+→Mn4++Mn2+，随着充放电的进行，溶解在电解液里的Mn 又会沉积在电极表面，阻断电极材料与电解液的接触，使得电池短路。

熔融浸渍法改善尖晶石锰酸锂的循环性能齐好，曹高劭，赵新兵浙江大学材料科学与工程系，杭州（310027）E-mail：zhaoxb@摘要：采用熔融浸渍法，分别用CuO，MgO，ZnO，Al2O3和CeO2对尖晶石锰酸锂颗粒进行了表面包覆。

除了CeO2包覆的试样之外，其他试样的循环性能都有了不同程度的提高，其中ZnO包覆的试样表现出最好的循环性能，在55o C高温循环100次后，容量仍保持在100 mAh g-1，而未经处理的锰酸锂容量只剩下80 mAh g-1。

循环稳定性能的提高是源于颗粒表面氧化物对锰酸锂颗粒的保护作用，以及对电解液中HF的吸收。

关键词：熔融浸渍，LiMn2O4，表面包覆，金属氧化物，循环性能中图分类号：TM912.91. 引言随着对锂离子电池正极材料研究的深入，LiMn2O4、LiFePO4和三元系材料都有望成为继LiCoO2之后能够被大量使用的锂离子电池正极材料。

相对于LiCoO2、LiFePO4和三元系材料，尖晶石LiMn2O4具有价格便宜，制备方法简单，倍率性能好等显著优点。

但是由于电解液中的LiPF6和H2O反应产生的HF[1]诱使Mn3+发生歧化反应[2]，导致在循环过程中发生容量的衰减，并随着温度的升高而加剧[3]，从而抑制了尖晶石LMn2O4的大规模应用。

目前改善尖晶石LiMn2O4循环性能的方法有很多。

采用掺杂的方法，将Al，Mg，Co，Cr[4-7]等1金属取代部分的Mn，可以提高锰的价态，改善循环性能。

同样，采用表面包覆改性的方法，将Ni，Li4Ti5O12和LBO[8-10]等包覆在锰酸锂颗粒的表面，减少电解液与锰酸锂的接触面积，从而抑制锰的溶解，提高循环稳定性。

另外，还有纳米化[11]等方法，也可以提高锰酸锂的循环稳定性。

但是这些方法，大多采用溶胶凝胶法，工艺复杂难控制，不能满足工业要求。

熔融浸渍表面改性方法是一种高效，简单的表面处理方法：将硝酸盐与锰酸锂颗粒混合，加热使硝酸盐至熔融状态，此时呈液态的硝酸盐可以较均匀地渗透到颗粒的缝隙之间。

尖晶石锰酸锂的制备与性能研究尖晶石锰酸锂的制备与性能研究导语：锂离子电池作为一种高性能的储能设备，已经广泛应用于电动汽车、智能手机、电子设备等领域。

而锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料的性能，其中尖晶石锰酸锂是一种备受关注的正极材料。

本文将介绍尖晶石锰酸锂的制备方法和其性能研究。

一、尖晶石锰酸锂的制备方法在尖晶石锰酸锂的制备方法中，主要包括固相法和溶液法两种常见的合成方法。

1. 固相法固相法是通过高温固相反应来制备尖晶石锰酸锂。

首先将锰盐和锂盐以一定的比例混合，在高温下进行反应，最后得到尖晶石锰酸锂。

常用的反应温度为800-1000摄氏度，反应时间一般为数小时。

2. 溶液法溶液法是通过将锰盐、锂盐和适当溶剂混合在一起，并在一定条件下反应生成尖晶石锰酸锂。

在溶液法中，常见的反应条件包括温度、反应时间、溶液浓度和pH值等。

通过调节这些条件，可以控制尖晶石锰酸锂的粒径、形貌和晶格结构等。

二、尖晶石锰酸锂的性能研究1. 循环性能循环性能是评价锂离子电池正极材料优劣的重要指标之一。

尖晶石锰酸锂通常在3-4V之间具有较好的电化学性能，能够提供较高的电荷/放电容量，并具有较好的循环稳定性。

研究表明，尖晶石锰酸锂具有较低的内阻和较好的电子和离子传导性能，可以提高锂离子电池的循环寿命。

2. 安全性能安全性是锂离子电池应用过程中的一项重要考虑因素。

尖晶石锰酸锂具有较高的热稳定性和较低的热失控风险，可有效提高锂离子电池的安全性。

研究人员通过热失控实验等方法，评估了尖晶石锰酸锂材料的热失控行为，并提出了相应的安全措施。

3. 改性与优化尖晶石锰酸锂的电化学性能可以通过合金化、表面涂层和杂质掺杂等方式进行改性和优化。

例如，通过在尖晶石锰酸锂的表面涂层一层导电性较好的材料，可以提高其电子传导性能；通过掺杂适当的杂质，可以提高其离子传输性能。

结语：尖晶石锰酸锂作为锂离子电池正极材料的重要代表之一，其制备方法和性能研究对于锂离子电池性能的提升具有重要意义。

尖晶石锰酸锂表面包覆改性材料作用机理研究进展陈姿;江奇;李欢;邱家欣;刘青青;卢晓英【摘要】尖晶石锰酸锂具有优异的安全性、低廉的价格、良好的大电流充放电能力和耐过充放性能以及环境友好等优点,是一种能被广泛应用于锂离子动力电池的正极材料之一.然而,锰酸锂锂离子电池目前仍然存在容量衰减较快以及高温性能较差的问题,这严重制约了其在动力电池方面的应用.为此发展起来的表面包覆改性技术能有效的改善锰酸锂的这些问题.到目前为止,发展出了许多包覆材料,有碳材料、氧化物材料等.就这些包覆材料对锰酸锂材料性能改善的机理来进行分类,详细讨论了表面包覆技术如何来改善锰酸锂的循环性能和高温性能,提出其进一步的发展方向.%Spinel lithium manganese oxide is one of the lithium-ion power battery cathode materials for its safety, low cost,good high current charge and discharge capacity,good resistance to overcharging performance and en-vironmental friendliness.However,LiMn2O4 lithium-ion battery has the disadvantages of capacity fading fast and poor cycle performance at elevated temperature,which hinder the cells'further applications.A surface coating modification technology has been developed to solve these problems.Until now,many coating materials were discovered to coat LiMn2O4 material,such as carbon materials,oxide materials and so on.In this paper, the coating materials were classified as the working mechanisms of the coating materials.The mechanism of sur-face coating modification technology improving the LiMn2O4 lithium-ion battery capacity fading performance and cycle performance at elevatedtemperatures through the coating materials was discussed.At the same time, the further research and development orientation were put forward.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)011【总页数】6页(P11060-11065)【关键词】尖晶石锰酸锂;正极材料;表面包覆技术;包覆材料;作用机理;综述【作者】陈姿;江奇;李欢;邱家欣;刘青青;卢晓英【作者单位】西南交通大学超导与新能源研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都 610031;西南交通大学超导与新能源研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都 610031;西南交通大学超导与新能源研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都 610031;西南交通大学生命科学与工程学院,成都610031;西南交通大学超导与新能源研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都 610031;西南交通大学机械工程学院,成都 610031;西南交通大学超导与新能源研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都 610031;西南交通大学超导与新能源研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TM912自1984年Goodenough小组[1]发现尖晶石锰酸锂(以下简称锰酸锂)正极材料以来，因其具有生产工艺简单、储量巨大、大电流充放电能力和耐过充性能好、成本低廉以及无毒无污染等优点，是被广泛看好与研究的锂电正极材料之一[2]。

尖晶石LiMn_2O_4的表面改性研究
张仁刚;赵世玺;夏君磊;刘韩星
【期刊名称】《电化学》
【年(卷),期】2002(8)3
【摘要】采用溶胶_凝胶法合成尖晶石LiMn2 O4 ,并以LiCoO2 对其进行包覆 ,用XRD、SEM、EPMA等方法对修饰的尖晶石结构和性能进行研究 .结果表明 ,经包覆的LiMn2 O4 在70 0℃焙烧 10h所得的晶粒是表层富含Co的立方尖晶石 ,而且晶粒中Co3+的含量呈现出从表到里递减的梯度分布 .以该材料作锂离子电池正极 ,虽初始容量稍有降低 ,但能有效地降低Mn2 +在电解质中的溶解 ,而且对Jahn_Teller效应有一定的抑制作用 ,包覆的LiMn2 O4
【总页数】6页(P269-274)
【关键词】表面改性;尖晶石LiMn2O4;溶胶-凝胶;表面包覆;循环性能;锂离子电池;正极材料;锂锰氧化物
【作者】张仁刚;赵世玺;夏君磊;刘韩星
【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM912;TM2
【相关文献】
1.Al掺杂及Al_2O_3表面包覆改性尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能 [J], 崔永丽;吴超;魏涛;史月丽;庄全超;孙智
2.尖晶石型LiMn_2O_4容量衰减因素及改性研究进展 [J], 唐致远;王雷;胡冉
3.尖晶石LiMn_2O_4改性的研究与进展 [J], 万福成;田建坤;张海朗
4.尖晶石LiMn_2O_4表面改性的研究与新进展 [J], 李培植;钟盛文;梅佳;李艳;胡杨;刘庆国
5.尖晶石LiMn_2O_4表面改性研究进展 [J], 李培植;梅佳;钟盛文;李艳;刘庆国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

尖晶石型锰酸锂电极材料的制备与改性研究综述朱合影材料1004 2010012481 摘要：尖晶石型锰酸锂能量密度高、成本低、无污染、安全性好、资源丰富，是最有发展潜力的锂离子电池正极材料之一。

LiMn2O4的合成方法多种多样，可简单分为固相法和液相法。

现对其做掺杂、表面包覆和纳米化等改进方法，提高了容量保持率、电循环性能和倍率性能，使其应用更加广泛[1]。

关键词：尖晶石型、锰酸锂、制备方法、改性研究1前言近年来随着通讯设备和信息技术的迅速发展.人们对电池性能的要求越来越高。

锂离子电池正极材料钴酸锂因价格昂贵、原料有限、污染严重、有毒性，以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用[2]。

尖晶石型锰酸锂以其良好的安全性能以及低廉的成本，成为了锂离子电池在动力领域替代钴酸锂的理想的正极材料[3]。

锂离子电池中用作正极材料的物质主要是锂与过渡金属氧化物形成的嵌入式化合物，目前用作锂离子电池正极材料的有层状结构的LiCoO2、LiNiO2和尖晶石结构的LiMn2O4、橄榄石结构的LiFePO4等。

其中锰资源丰富、价廉，对环境友好。

尖晶石型LiMn2O4具有独特的三维隧道结构,有利于Li+的嵌入和脱出。

作为锂离子电池正极材料，LiMn2O4具有较高的功率和能量密度受到普遍关注。

本文介绍了尖晶石型锰酸锂的一些制备方法，主要从固相法和液相法进行介绍[4]。

为了改善材料性能，人们做了大量的研究，目前已报道的尖晶石型锰酸锂材料电化学性能改进研究可归纳为：通过体相掺杂、表面包覆、纳米化来改善材料的循环稳定性，特别是高温（55℃以上）循环稳定性、提高实际比容量、提高工作电压。

综述了尖晶石LiMn2O4电化学性能改进研究进展并简要归纳未来研究方向[5]。

2 尖晶石型LiMn2O4的制备方法LiMn2O4的合成方法多种多样，目前已用于工业化的制备方法有以下几种，可简单分为固相法和液相法。

2.1 固相法2.1.1 高温固相法高温固相法是锰酸锂传统的制备方法。

锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的制备与改性研究的开题报告一、选题背景与意义随着新能源汽车的发展，锂离子电池已经成为新能源汽车最主要的动力电源之一，其中正极材料的性能对电池的性能和使用寿命具有决定性影响。

尖晶石锰酸锂具有较高的理论容量（120 mAh/g）、较高的循环稳定性和较佳的安全性能，是锂离子电池常见的正极材料之一。

然而，尖晶石锰酸锂的主要问题是其容量衰减和循环性能下降，这主要是由于材料表面的极性表现导致电化学反应发生变化。

因此，发展能够提高尖晶石锰酸锂循环性能和容量的改性方法，对于提高锂离子电池的性能和使用寿命具有重要意义。

二、研究内容和方法（一）研究内容本次研究计划主要从以下几个方面入手，探究尖晶石锰酸锂的制备和改性方法：1. 尖晶石锰酸锂的制备方法及其结构性能的表征。

2. 硅改性尖晶石锰酸锂的制备与电化学性能的研究。

3. 其他改性方法的尝试和比较。

（二）研究方法1. 尖晶石锰酸锂的制备：采用固态化学反应法制备，通过XRD、FT-IR等测试手段进行结构性能表征。

2. 硅改性尖晶石锰酸锂制备：采用共沉淀和高温固相共烧法制备硅改性尖晶石锰酸锂，采用SEM、TEM、XRD、FT-IR等测试手段对样品进行表征，并研究其电化学性能。

3. 其他改性方法：采用其他改性方法进行尝试并比较其效果。

三、预期成果通过本次研究，预计可以得到以下几个方面的成果：1. 开发一种高效的尖晶石锰酸锂制备方法，提高材料的结构性能。

2. 确定硅改性尖晶石锰酸锂的最佳制备条件，探索其电化学性能。

3. 通过对比，确定最佳的尖晶石锰酸锂改性方法。

通过这些成果，可以为锂离子电池的开发提供重要的参考和指导，为其在新能源汽车等领域的应用提供更加可靠的支持。