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《中南大学》 2005年
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锂离子电池用尖晶石锰酸锂的合成、结构与性能研究

邹启凡  
【摘要】:近年来,人们对锂离子二次电池正极材料进行了大量的研究。LiCoO_2材料由于高电压、高容量和循环性能优异,目前是商业应用的主要材料。LiNiO_2也被作为一种有潜力的正极材料被广泛研究。但是钴和镍价格高而且存在环境污染的问题,并且化学计量的LiNiO_2合成困难。而立方尖晶石结构的LiMn_2O_4材料由于具有价格低廉、无毒的优点而倍受关注。但LiMn_2O_4作为锂离子电池正极材料,还需要改善其电化学性能。 采用液相沉淀法制备了MnCO_3,MnCO_3经热分解后制备Mn_2O_3,然后以Mn_2O_3为锰源,分别与氢氧化锂、硝酸锂、碳酸锂反应,采用熔融浸渍法制备尖晶石LiMn_2O_4。通过正交实验,考察了合成条件对锰酸锂结构的影响大小。借助XRD等分析手段,发现锂源对制备的材料的结构和相组成影响最大。以氢氧化锂为锂源能够获得杂质含量低,结晶完整的锰酸锂。电化学性能测试也表明以氢氧化锂为锂源制备的尖晶石锰酸锂的比容量和循环性能优异。 首次采用原位高温X射线衍射技术分析热处理制备锰酸锂过程中的相变,确定了在450℃开始形成尖晶石锰酸锂,在650-700℃之间出现Mn_2O_3杂相,到750℃时能获得较纯净的尖晶石结构LiMn_2O_4。但是当热处理温度高于800℃时,锰酸锂会发生从立方相向四方相的转变,使结晶有序度降低,性能下降。 利用γ-MnO_2的多孔性和LiOH的水溶性,发展出液相浸注法,通过水溶液混合、超声波振荡等手段制备前驱体,随后进行热处理,获得尖晶石LiMn_2O_4。从形核和长大的角度看,尖晶石结构LiMn_2O_4宜采用两段热处理工艺合成,第一段热处理不宜低于500℃,第二段热处理工艺以750~800℃为佳。 采用机械活化与高温热处理结合的方法,以LiOH和γ-MnO_2为原料制备尖晶石LiMn_2O_4材料。XRD结果显示,经过机械活化后的化合物是水合锂化二氧化锰。活化后的原料,由于机械能以晶体缺陷的形式储存在原料中,反应物活性增大,在低温下进行热处理,就能获得较纯净的尖晶石LiMn_2O_4,但是产物的结晶性差,有必要提高热处理温度,促进晶体长大和结晶完善。 熔融浸渍法制备尖晶石LiMn_2O_4,产物中含有的杂相较多。液相浸注法制
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM912

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张爱波;锂离子电池正极材料LiCo_xNi_(1-x)O_2的研究[D];西北工业大学;2006年
【参考文献】
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1 张近;均匀沉淀法制备纳米氧化镁的研究[J];功能材料;1999年02期
2 宫杰,杨景海,王春忠,魏英进,宗占国,陈岗;Al掺杂对尖晶石型Li[Mn(Al)]_2O_4结构的影响[J];高等学校化学学报;2002年12期
3 王万顺,沈岩柏,储满生,朱蒙,沈峰满;MnO_2热分解动力学——废电池回收处理工艺开发研究之一[J];黄金学报;2001年02期
4 康慨,戴受惠,万玉华;锂离子电池阴极材料LiM_xMn_(2-x)O_4的合成方法研究[J];无机材料学报;2001年04期
5 周益明,忻新泉;低热固相合成化学[J];无机化学学报;1999年03期
6 郭人民;用硫酸锰和碳酸氢铵制高纯碳酸锰[J];现代化工;1996年09期
7 任强,武秀兰,朱振峰;机械化学制备陶瓷及复合材料粉体的研究进展[J];中国陶瓷;2003年05期
8 杨华明,陈德良,邱冠周;超细粉碎机械化学的研究进展[J];中国粉体技术;2002年02期
9 王成刚,朱军,韩景智,赵秦生;碳酸锰热解过程的动力学[J];中国有色金属学报;2000年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任强,武秀兰,朱振峰;机械化学制备陶瓷及复合材料粉体的研究进展[J];中国陶瓷;2003年05期
2 曾祖亮;锂离子电池正极材料技术进展[J];四川有色金属;2000年01期
3 陶菲,沈俊,张昭;溶胶—凝胶—酯化法制备锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4[J];四川有色金属;2003年03期
4 王润霞,张胜义;低热固相反应表面活性剂模板法制备纳米硒[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年01期
5 王润霞,张胜义,刘明珠;抗坏血酸还原法,室温固相反应制备纳米硒[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年03期
6 李素珍,朱惜林,赵增祺,熊玮;锂离子二次电池LiMn_2O_4正极材料的研究进展[J];包钢科技;2002年02期
7 王先友,蒋汉瀛;甲酸盐型三价铬电镀液电化学研究[J];表面技术;1995年04期
8 陈飞,周海,张跃飞,潘俊德;钛合金表面加弧辉光离子无氢渗碳耐蚀性能的研究[J];表面技术;2003年04期
9 石晓波,李春根,汪德先;纳米氧化锌的制备与表征[J];江西师范大学学报(自然科学版);2002年01期
10 石晓波,王赛英,李春根,汪德先;Keggin结构多金属氧酸盐纳米微粒的室温固相合成与表征[J];江西师范大学学报(自然科学版);2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄勇;张立明;汪长安;杨金龙;谢志鹏;;先进结构陶瓷研究进展评述[A];庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年专辑[C];2005年
2 徐甲强;刘艳丽;牛新书;;复合氧化物的气敏特性研究(Ⅰ):复合氧化物的制备[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
3 冯传启;张克立;孙聚堂;;用软化学方法合成锂锰尖晶石正极材料[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
4 陈改荣;张应桂;;纳米级MgO微粉的制备与表征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
5 王轶博;康振辉;王恩波;张宏;由万胜;胡长文;;有机—无机杂化纳米材料的制备、表征及性质[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 周忠诚;舒万艮;阮建明;邹俭鹏;李松林;;紫外线屏蔽剂纳米氧化锌的固相合成[A];2005塑料助剂生产与应用技术信息交流会论文集[C];2005年
7 吴韶亮;高晓;刘欣梅;阎子峰;;固相反应法合成铈锆固溶体影响因素考察[A];第三届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2006年
8 王雷;薛冬峰;;纳米级镁盐产品工业化生产与应用[A];中国纳米级无机粉体材料发展·节能·环保高峰论坛论文集[C];2007年
9 徐秀梅;景介辉;孙都成;吴大青;;电化学沉淀法制备纳米氧化镁粉体及表征[A];中国纳米级无机粉体材料发展·节能·环保高峰论坛论文集[C];2007年
10 王雷;薛冬峰;;纳米级镁盐产品工业化生产与应用[A];2007年中国镁盐行业年会暨节能·降耗·环保技术信息交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈鼎;固液反应球磨工艺及其原理研究[D];中南大学;2003年
2 陈松;湿法制备单分散Co_3O_4粉末的形貌和粒度控制研究[D];中南大学;2003年
3 韩炜;超细纳米化电气石的性质研究及其应用意义[D];中国地质大学;2004年
4 杨建文;Li_4Ti_5O_(12)基混合超级电容器负极材料的开发及相关机理研究[D];中南大学;2005年
5 刘艳丽;低维半导体氧化物的合成及气体传感器的研制[D];湖南大学;2005年
6 胡建东;铈基抛光粉的制备及其在CMP中的应用[D];南昌大学;2007年
7 许向阳;纳米金刚石的解团聚与稳定分散研究[D];中南大学;2007年
8 李雯雯;超细粉体电气石机械力化学效应及表面改性的研究[D];中国地质大学(北京);2008年
9 张玉荣;矿物锂快离子导体及锂离子电池电极材料的合成、表征与应用研究[D];福州大学;2001年
10 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨勇;金属硫化物在水蒸气下的反应动力学研究[D];昆明理工大学;2002年
2 敖伟琴;机械化学合成氧化物纳米晶及其复合掺杂的研究[D];中南大学;2003年
3 杨树升;固液反应球磨制备Ni基二元金属间化合物的研究[D];湖南大学;2005年
4 李晓伟;Mn、Cu基纳米催化剂的制备及其催化还原NO性能研究[D];武汉科技大学;2005年
5 程昌明;氧化铈基抛光粉的制备及性能表征[D];南昌大学;2005年
6 常晓燕;锂离子电池用正极材料LiMnPO_4的研究[D];中南大学;2005年
7 袁志庆;低温固相反应—共生升华氯化铵法制备纳米材料及应用[D];中南大学;2005年
8 尹健;LiB负极材料结构与性能研究[D];中南大学;2005年
9 贾如磊;常温下热塑性塑料的湍流超细粉碎机理研究[D];兰州理工大学;2006年
10 罗邵伟;一步法合成环己基苯基甲酮工艺研究[D];湘潭大学;2006年
【同被引文献】
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1 杨儒,李敏,胡天斗,谢亚宁,刘涛;锂离子电池正极材料LiNi_xCo_(1-x)O_2局域结构的研究[J];北京化工大学学报;2002年02期
2 邹正光,麦立强,陈寒元,彭忠东;LiNi_xCo_(1-x)O_2合成条件对其结构与性能的影响[J];材料科学与工艺;2001年01期
3 胡绍杰,徐保伯;锂离子电池工业的发展与展望[J];电池;2000年04期
4 廖刚,胡国荣,彭忠东,张新龙,禹筱元;正极材料锂钴氧化物掺杂研究进展[J];电池;2004年02期
5 张胜利,余仲宝,韩周祥;锂离子电池的研究与发展[J];电池工业;1999年01期
6 曹辉,陈为亮,张传福,柴立元,湛菁,甘雪萍;锂离子电池正极材料锂镍氧的研究进展[J];电池工业;2003年01期
7 杨林;中、日、韩三国锂离子电池发展概况[J];电池工业;2003年03期
8 杨书廷,贾俊华,陈红军,尹艳红,丁立,张明春;微波-高分子网络法合成微米级LiCoO_2[J];电源技术;2001年06期
9 李海英,翟秀静,符岩,张爱黎;锂离子电池正极材料LiCoO_2的微波合成及结构表征[J];分子科学学报;2002年04期
10 李畅,徐晓光,孟醒,王春忠,杜菲,景岩,黄桂春,陈岗;高电导率LiAl_(0.3)Co_(0.7-x)Mg_xO_2的制备与表征[J];高等学校化学学报;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘建睿;锂离子电池正极材料-(锂)钒氧化物的制备研究[D];西北工业大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王兴杰;LiCoO_2和Li_xM_yCoO_2电极材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2003年
2 陈冬梅;层状Li_x[Mn_(1-y)Co_y]O_2正极材料的制备及电化学性能研究[D];北京化工大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李冷;曾宪滨;;微粉碎技术与硅灰石表面改性的研究[J];非金属矿;1993年05期
2 陈亦可;硅酸锆的超细粉碎及其对釉料遮盖力的影响[J];非金属矿;1996年01期
3 邱晓晖,张庆今;高岭土干粉磨过程的机械力化学变化[J];硅酸盐学报;1991年05期
4 杨华明,王淀佐,邱冠周;矿物表面机械化学改性新工艺研究[J];金属矿山;2000年07期
5 李冷,曾宪滨;石墨的粉碎机械力化学研究[J];武汉理工大学学报;1996年01期
6 李冷,彭长琪;硅灰石球磨过程中晶体结构的变化[J];武汉化工学院学报;1993年01期
7 华一新,刘纯鹏,乐莉;微波促进MnO_2分解的动力学[J];中国有色金属学报;1998年03期
8 吴年强,林硕,叶仲屏,吴进明,李志章;机械合金化中的固态反应[J];材料导报;1999年06期
9 解全东,李宗全;高能球磨制备碳化钨过程中的结构转变[J];材料科学与工程;2003年02期
10 肖旋,尹涛,陶冶,郭建亭,周兰章;用反应球磨法制备NiAl-TiC复合材料[J];材料研究学报;2001年04期
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1 何向明,蒲薇华,王久林,姜长印,万春荣;锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展[J];电池;2005年04期
2 曲涛;田彦文;翟玉春;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的发展[J];材料导报;2004年02期
3 黄小文,史鹏飞;熔融浸渍法制备锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的研究[J];分子科学学报;2005年03期
4 常照荣,齐霞,吴锋,汤宏伟,孙东;低共熔混合锂盐合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究[J];应用化工;2005年09期
5 刘进,吴绍华,兰尧中;锂离子电池正极材料的研究与开发现状[J];云南冶金;2005年05期
6 代克化;王银杰;何平;谢燕婷;其鲁;;高密度LiMn_(0.4)Ni_(0.4)Co_(0.2)O_2正极材料的合成与研究[J];北京大学学报(自然科学版);2006年S1期
7 卞锡奎;;薄膜二次锂离子电池正极研究进展[J];实验室科学;2007年06期
8 钟胜奎;王健;肖新和;李伟;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状及展望[J];化工新型材料;2008年05期
9 付文莉;;锂离子电池电极材料的研究进展[J];电源技术;2009年09期
10 田成邦;刘妍;;锂离子电池钒系正极材料的研究进展[J];化工中间体;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘国强;曾潮流;杨柯;;锂离子电池钒系正极材料的研究概况[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 周新文;张季平;刘浩文;郭光辉;雷太鸣;张克立;;LiFePO_4/C的合成及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 张静;黄可龙;赵裕鑫;;水热法合成LiFePO_4及其电化学性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 杨书廷;董红玉;赵娜红;岳红云;杨金鑫;;Co对尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的协同作用[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 唐义会;曹传宝;文捷;翟华章;朱鹤孙;;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成及电化学性能[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 刘浩;李晨;曹千;吴宇平;吴浩青;;锂离子电池新型正极材料LiFePO_4的改性[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
7 汤宏伟;常照荣;钟发平;;锂离子电池正极材料LiNiO_2的研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
8 文衍宣;黄映恒;童张法;;镁离子掺杂对LiFePO_4结构和性能的影响[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
9 胡晨;刘韩星;甘小燕;欧阳世翕;;锂离子电池正极材料锂镍复合氧化物的合成及性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
10 朱先军;刘韩星;胡晨;甘小燕;周健;欧阳世翕;;锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.20-x)Al_xO_2合成及表征[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
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1 盛晓明 饶钦富;江西理工大与宜春共同打造“亚洲锂都”[N];中国矿业报;2009年
2 阎晶昌;天津建成锂离子电池材料生产线[N];中国化工报;2003年
3 罗海基;日开发出新型锂离子电池[N];中国有色金属报;2003年
4 兴 华;劣质锂离子电池引发隐忧[N];中国质量报;2004年
5 记者 王小龙;“豆荚”复合材料可延长锂离子电池使用寿命[N];科技日报;2011年
6 本报记者 张迎增;锂离子电池:澳柯玛异军突起[N];中国高新技术产业导报;2002年
7 本报记者 纪爱玲;示范工程催生锂电池产业良机技术有待提高[N];中国高新技术产业导报;2009年
8 张长海;锂离子电池材料研究呼之欲出[N];中国有色金属报;2002年
9 记者 赵晖;锂电池“巨无霸”天大诞生[N];天津日报;2010年
10 潘葆铸;锂离子电池设备打入日本市场[N];中国工业报;2004年
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1 周园;锂离子电池正极材料尖晶石Li-Mn-Oxide的制备和性能研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
2 刘伟;高能量密度存储材料LiNi_(1-x-y)Al_xMg_yO_2的制备及表征[D];吉林大学;2006年
3 魏英进;锂离子电池锰基正极材料的合成与表征[D];吉林大学;2004年
4 汤宏伟;锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究[D];湖南大学;2003年
5 罗文斌;Al、Mg和Mn-Mg掺杂对LiCoO_2和LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2结构、电化学和热稳定性能的影响[D];中南大学;2010年
6 彭文杰;锂离子电池正极材料的合成与性能及电池制作技术研究[D];中南大学;2001年
7 杨志;锂离子电池层状正极材料及其前驱体的制备与性能研究[D];中南大学;2010年
8 杜柯;锂离子电池正极材料的制备与性能改进[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2003年
9 徐彦宾;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成和性质研究[D];兰州大学;2006年
10 姜涛;聚阴离子型正极材料Li_3V_2(PO_4)_3和Na_2FePO_4F的制备与性质研究[D];吉林大学;2010年
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1 李若愚;锂离子电池用正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究[D];中南大学;2005年
2 张花蓉;锂离子电池用含镍、锰正极材料的湿化学法合成研究[D];四川大学;2003年
3 姚耀春;锂离子电池正极材料锂锰氧的研制[D];昆明理工大学;2003年
4 张新龙;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成与改性研究[D];中南大学;2004年
5 黄玉代;低热固相法合成锂离子电池Li-Mn-O系正极材料及其性能表征[D];新疆大学;2004年
6 严立云;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的合成与表征[D];吉林大学;2005年
7 沈培智;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的制备及性能研究[D];新疆大学;2005年
8 韩彬;锂离子电池新型正极材料LiFePO_4的研究与进展[D];天津大学;2005年
9 王凤;掺杂型尖晶石LiMn_2O_4的试验研究及合成[D];昆明理工大学;2006年
10 白玉敏;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的制备及表面包覆的研究[D];昆明理工大学;2006年
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