一、尖晶石LiMn_2O_4的改性与性能（论文文献综述）
丁夏楠[1]（2020）在《高性能锂离子电池电极材料的静电纺丝技术制备与改性》文中指出随着电动汽车行业的蓬勃发展,人们对动力电池的需求也日益提高,高性能电池材料的制备与改性研究也越来越受到关注。传统的电池制备与改性途径已经日趋成熟,新兴技术在高性能锂离子电池材料制备方面的研究也越来越多。其中静电纺丝技术作为一种高效率、低成本的一维材料制备技术,具有成分可控,形貌可控的诸多优点,是目前备受关注的电池材料制备技术之一。本文成功采用静电纺丝技术实现了快速简便的纳米尺寸多元素掺杂电极材料的制备。通过正交实验研究了 Al、Ni元素掺杂量,煅烧温度及煅烧时间四个因素对锰酸锂材料诸多性能的影响规律,进而选择了优化的制备工艺,制备了 Al、Ni双元素掺杂的尖晶石型锰酸锂材料。Al、Ni双元素掺杂主要通过减小晶胞尺寸,提高Mn元素平均化合价,抑制Jahn-Teller效应提高材料的循环及倍率性能。制备的LiAl0.05Ni0.05Mn1.9O4材料在0.5 C下初始放电容量可达133 mAh g-1,循环400圈后容量保持率82%。55℃高温循环100圈容量可维持在102 mAh g-1。之后通过改进静电纺丝前驱体的预氧化工艺,实现了对电极材料尺寸和微观形貌的可控调节。首先通过优化的预氧化工艺,制备了含有耐热结构的预氧化纤维,这一中间产物可在氧化物微晶之间形成物理阻隔以实现产物晶粒的限域生长,最终形成由大量50 nm粒径晶粒组成的掺杂改性尖晶石锰酸锂材料。同时发现,预氧化前驱体的限域作用抑制了尖晶石锰酸锂材料易发生Mn元素溶解的（111）优势面的生长,使得最终产物形成类球状多面体晶粒,该材料在20 C大倍率充电/放电情况下循环1000圈,容量从105 mAh g-1下降至88 mAh g-1,表现出良好的倍率性能和循环性能。通过CV和PITT技术研究不同晶粒尺寸材料的表观锂离子扩散系数发现,细小晶粒的表观锂离子扩散系数有显着提高,且扩散系数与电池测试时的开路电压有规律性关系,在充放电平台处的扩散系数出现极小值。最后通过CVD与静电纺丝技术结合,制备了一维Si@C/CNF复合结构电极材料。首先通过CVD制备Si@C材料,发现900℃下具有粗糙褶皱表面碳包覆层的材料具有良好的循环稳定性倍率性能,这得益于碳包覆层较高的石墨化程度,以及表面褶皱结构对粘结剂在循环过程中所受拉应力的减缓。CVD温度900℃下制备的样品,其初始容量达2920 mAh g-1,循环300次后容量剩余926 mAh g-1,2 A g-1电流密度下容量依然2250 mAh g-1的放电容量。以此制备的Si@C/CNF材料表现出良好的循环性能,初始容量达到791 mAh g-1。循环100圈后容量剩余602 mAh g-1。
刘清,段玉珍,刘晓芳,向明武,郭俊明,段开娇[2]（2019）在《碳包覆改性尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展》文中提出尖晶石型LiMn2O4正极材料因其高电压、低成本、高安全性等优点被广泛研究和应用,但其充放电过程中Li+的嵌/脱会伴随着锰的溶解、电解液的腐蚀和Jahn-Teller效应等问题,使得电化学性能变差.表面包覆和离子掺杂是有效改善LiMn2O4容量衰减和提高其循环稳定性的主要方法.其中,表面包覆材料通常有各类碳材料、氧化物、氟化物、金属单质和磷酸盐等.综述了不同碳源和方法对LiMn2O4进行碳包覆后的性能影响,展望了碳包覆对LiMn2O4正极材料未来的研究方向与发展前景.
刘红雷,于月,白玮,郭俊明,向明武,段开娇[3]（2018）在《Co掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展》文中研究说明尖晶石型LiMn2O4具有资源广、电压高、成本低、无污染、安全等优点,是具有良好发展前景的锂离子电池正极材料之一。由于在使用过程中Jahn-Teller效应、锰的溶解等引起其结构塌陷,制约了材料的应用,掺杂可以有效稳定LiMn2O4材料的结构、抑制容量衰减等,提高循环稳定性能。综述了Co掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料的研究进展,展望了Co掺杂尖晶石型LiMn2O4材料的发展前景。
朱律忠[4]（2019）在《锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备及其改性研究》文中进行了进一步梳理尖晶石型LiMn2O4因其来源广泛、价格低廉、易合成和无污染等优点逐渐成为最具发展前景的锂离子电池正极材料。但是,LiMn2O4自身也存在一些缺陷,在电池循环过程中锰离子易溶解、结构不稳定导致容量快速衰减,从而限制了其发展。本文针对LiMn2O4存在的缺陷,对其进行了合成方法的改良、体相掺杂以及表面包覆改性,以增强结构稳定性,克服其在常温和高温下容量衰减快这一问题,旨在提高LiMn2O4电化学性能开展了如下研究:1.分别采用柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸作为螯合剂通过溶胶凝胶法合成纯相LiMn2O4,探究了不同螯合剂对合成的LiMn2O4结构、形貌以及电化学性能的影响。研究发现,最佳的螯合剂选择是乙二胺四乙酸,合成出的LiMn2O4具有完整的尖晶石结构,棱角分明。0.2C倍率条件下首次放电比容量为116.6mAh·g-1,0.1C倍率下循环50次后容量保持率达到86.7%。2.选择最佳螯合剂乙二胺四乙酸通过溶胶凝胶法制备Al、Co、Mg三元素共掺杂锰酸锂的正极材料。物相结构分析表明,三元共掺杂并未改变尖晶石LiMn2O4原有的晶型结构,掺杂后的粒径均变小。性能分析表明,电化学性能得到显着改善,三元共掺杂增强了材料在高温下的结构稳定性,降低了极化,循环性能和倍率性能均得到了大幅度提升。在Co、Mg掺杂量为0.05,Al掺杂量为0.02时,所获得的LiAl0.02Co0.05Mg0.05Mn1.88O4试样表现出的电化学性能最佳,55℃时以0.1C倍率循环40次后,容量保持率达到94.7%。3.通过共沉淀法在LiMn2O4表面包覆不同质量的Fe2O3,结果表明,包覆层有效阻止了电解液对正极材料的腐蚀,电池极化作用减弱,使材料结构更加稳定,从而改善了材料的电化学性能。3wt.%的Fe2O3包覆得到的样品L3性能最佳,0.1C倍率下首次放电比容量达到113mAh·g-1,循环50次后容量保持率达到95.2%;在共沉淀法的基础上,进一步以三元共掺杂LiAl0.02Co0.05Mg0.05Mn1.88O4作为基体材料进行Fe2O3包覆,研究发现包覆未改变活性物质原有的尖晶石结构,高温下的电化学性能进一步增强。试样LiAl0.02Co0.05Mg0.05Mn1.88O4/Fe2O3高温下循环40次后容量保持率达到98.2%;在5C的大电流密度下,放电比容量仍能达到94mAh·g-1。
张雁南[5]（2017）在《固相烧结法合成尖晶石型LiMn2O4正极材料反应机理及改性研究》文中研究表明锂离子电池是重要的电化学储能器件之一,被广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、储能设施以及消费电子元件等领域。锂离子电池正极材料中,尖晶石LiMn2O4具有成本低、电压平台高以及安全、无毒、无污染等优势,受到研究者的广泛关注。固相烧结法具有合成工艺简单、生产效率高、产品一致性好的优点,是最适合工业化制备LiMn2O4方法之一。然而,LiMn2O4还存在固相烧结过程合成机理不明,充放电过程中发生体积应变,以及高温下锰离子的溶解等问题,严重制约了 LiMn2O4锂离子电池正极材料的进一步应用。本工作结合热力学理论预测LiMn2O4烧结反应的最佳反应温度,采用高压喷雾干燥法对LiMn2O4进行Al掺杂改性,利用第一性原理DFT+U算法分析掺杂前后电子性质的变化,通过辅助燃烧法对LiMn2O4进行La2O3表面包覆改性,使用两步法对LiMn2O4进行Al2O3表面包覆改性,并进行放大试验。本工作利用热力学理论阐明了 Li2CO3的分解机制,补充了Li4Mn5O12、LiMnO2、LiMn2O4和Li2MnO3标准摩尔吉布斯自由能热力学数据库,给出了反应产物的生成次序,预测了 LiMn2O4烧结反应的最佳反应温度区间为775℃-850℃。以MnO2和Li2CO3为原料,研究了温度对烧结过程中产物的物相组成和微观形貌的影响,实验结果与热力学计算结果基本吻合。在最佳反应温度区间内延长烧结时间,获得了结晶度好、循环性能稳定的LiMn2O4锂离子电池正极材料。其中,在825℃下保温16h,LiMn2O4的阳离子混排程度最低,0.2C首次放电容量为116.9 mAh/g,20次循环后放电容量为105.7 mAh/g,容量保持率为90.4%。利用高压喷雾干燥法制备Al掺杂类球形LiMn2O4,其振实密度和结构稳定性均得到提高。进口温度为300℃时,样品的振实密度为2.15 g/cm3,在常温0.5 C倍率下经过100次循环后的容量保持率为79.8%。同时,Al掺杂能够降低LiMn2O4阳离子的混排程度,提高材料的结构稳定性和常温循环性能,抑制电解液对尖晶石LiMn2O4的侵蚀。在60℃,1 C充放电下经过100次循环后LiAl0.075Mn1.925O4的容量保持率为76.1%。此外,通过第一性原理DFT+U算法计算了电化学性能最好的LiAl0.075 Mn1.925O4中的晶格结构和电子性质,Al掺杂后LiAl0.075Mn1.925O4总能降低,带隙减小,导电性增强。使用甘油和柠檬酸为助燃剂,提出了双助燃双络合燃烧合成法,可以快速得到理化性质均一、相纯度高、结晶程度好的纳米La2O3颗粒,对LiMn2O4包覆后,表面形成了 20～30 nm厚的均匀La2O3包覆层。相比于未包覆的材料,3 wt%纳米La2O3包覆的LiMn2O4具有良好的倍率和循环可逆性,5 C和10 C的放电比容量分别达到103.5mAh/g和90.6mAh/g。在60℃、1C充放电条件下,100次循环后容量保持率为91.68%,20 C倍率放电容量为76.1 mAh/g。通过两步法对LiMn2O4进行纳米Al2O3包覆改性,在LiMn2O4表面均匀地形成了离子导电性良好的包覆层,抑制了高温下锰离子在电解液中的溶解,提升了高温下LiMn2O4的循环寿命和倍率性能。在高温下300次循环后的容量保持率接近 90%。
何会兵[6]（2016）在《锰基层状氧化物作为锂二次电池正极材料的合成与改性研究》文中研究说明传统化石燃料的消耗和伴随的环境污染,促使了人们对绿色新能源技术的迫切追求。由于高比容量和高功率,电化学二次电池被认为是高效的能源存储和转换装置。然而缺少高性能的电池正极材料一直以来成为制约先进二次电池发展和应用的瓶颈,特别是在新起的电动汽车领域,许多研究者都致力于开发具有高比能量和高比功率的先进正极材料。在本论文中,我们通过总结分析了锂离子电池正极材料的研究进展和发展现状,选择高比容量和高工作电压的层状富锂锰基正极材料作为研究对象,以提高其电化学性能为目标,系统地研究了层状过渡金属氧化物材料的合成、改性以及结构和形貌的设计,并且探究了其作为锂离子或钠离子电池正极材料的电化学性能,主要研究内容和结果如下：1、通过溶胶-凝胶法分别在700,800,900和1000℃下煅烧20h合成了富锂材料Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2,电性能测试结果表明了800℃是最佳的合成温度,合成的样品具有最优的电化学性能。同时我们还在最佳的合成温度（800℃）下分别合成了富锂单相组分Li2MnO3和Li[Mn1/3Co1/3Ni1/3]O2,并以摩尔比为1：1的Li2MnO3和Li[Mn1/3Co1/3Ni1/3]O2材料进行球磨制得混合物,对上述材料做了结构表征和作为锂离子电池正极材料的充放电性能的测试。最后,我们以800℃合成的富锂材料为研究对象,运用了HRTEM和FFT表征,证明了富锂材料的结构并不是单相组分Li2Mn03 和 Li[Mn1/3Co1/3Ni1/3]O2的简单复合物,实则是两相在纳米级别水平混合的固溶体。结构决定性能,该研究对理解富锂材料复杂的结构和性能有着重要的指导意义。2、合成出了V2O5薄层包覆的层状富锂氧化物Li [Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2 （LMNCO@V2O5）并测试了其作为锂离子电池正极材料的电化学性能,同时将LMNCO@V2O5材料与未包覆V2O5薄层Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2 （LMNCO）和I.MNCO-V2O5复合物材料进行了结构与性能的对比。作为一种可嵌入锂离子的宿主材料,LMNCO@V2O5和 LMNCO-V2O5中的V2O5均能减少首圈的不可逆容量损失,提高正极材料的库伦效率。然而,在提高Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2材料的循环稳定性和倍率性能方面,LMNCO@V2O5中的V205包覆层的效果要远优于LMNCO-V2O5复合物材料中的V2O5纳米颗粒。当在电压窗口2.0-4.8 V,电流密度为25 mAg-1下恒流充放电时,3wt.% V2O5包覆的LMNCO@V2O5首圈和第50圈的放电比容量为279.5和269.1mAh g-1,容量保持率高达96.3%。相反,未包覆V2O5薄层的LMNCO材料的放电比容量从首圈的251.2 mAh g-1降低到第50圈的202.2 mAh g-1。在1250mAg-1的高倍率电流密度下,LMNCO@V2O5材料的放电比容量可以达到113.6mAh g-1,均比在此倍率下的未包覆V2O5薄层的LMNCO和L MNCO-V2O5复合材料的容量高得多。V205的不同效果源于它在正极材料中扮演的不同角色。I.MNCO@V2O5材料中的V205包覆层作为一种优良的电子和离子导体,可以减小电极-电解液界面电荷传递阻抗,提高锂离子在LMNCO颗粒中的锂离子传输,而LMNCO-V2O5材料中的V205纳米颗粒仅能作为一种可嵌入锂离子的宿主材料,有限地提高材料的充放电比容量。3、尖晶石相LiMn2O4成功植入到单斜相层状结构的Li2Mn03纳米棒中,当被用于锂离子电池正极材料时,这些层状-尖晶石集成结构的纳米棒表现出了高比容量和优异的倍率性能。初始Li2Mn03纳米棒是以a-MnO2纳米线为前驱体通过一种简单的流变相法合成出来的；尖晶石-层状结构的纳米棒是用硬脂酸作为还原剂通过温和的部分还原反应合成出来的。集成结构纳米棒的结构表征和电化学测试均证实了纳米级大小的LiMn2O4植入到初始的Li2MnO3纳米棒里面。当被用作锂离子电池正极材料时,尖晶石-层状结构的Li2Mn03纳米棒（SL-Li2Mn03）比初始的Li2MnO3纳米棒（L-Li2Mn03）表现出了好得多的性能。电压窗口2.0-4.8 V,电流密度为20mA g-1下充放电时,SL-Li2Mn03首圈和第60圈的放电比容量分别为272.3 and 228.4 mAh g-1容量保持率为83.8%。SL-Li2Mn03同时也表现出了优越的倍率性能。当在倍率为1C,2C,5C和10C下循环数百圈时,SL-Li2Mn03的放电比容量分别可以达到218.9,200.5,147.1和123.9 mAh g-1。SL-Li2MnO3如此优异的性能应归结于其尖晶石-层状的集成结构。高容量和优异的倍率性能特点让尖晶石-层状结构的材料成为下一代高功率锂离子电池优秀的正极材料之一4、在NaCl熔盐中引入a-MnO2纳米管为模板和锰源,通过熔盐法一步原位合成出了具有分级结构的、由5-20 nm的二次纳米颗粒组成的富锂Li 1.15Mn0.54Co0.23Ni0.08O2纳米线。被用于锂离子电池正极材料测试其电化学性能时,富锂纳米线表现出了非常优秀的电化学性能。材料的放电比容量大、循环稳定、倍率性能（特别是高倍率性能）良好。在没有使用表面修饰及掺杂的情况下,Li 1.15Mn0.54Co0.23Nio.08O2纳米线在电压窗口为2.04.8 V,电流密度为25 mAg-1时,首圈的充放电比容量分别为375.1和304.5 mAh·g-1,库伦效率高达81.2%。充放电电流密度为0.5C时（1C= 250mA g-1）,富锂纳米线在循环100次之后放电比容量仍能达到253.3 mAh·g-1,容量持有率为90.3%。即使在超高倍率30C下循环1000圈,Li1.15Mn0.54Co0.23Ni0.08O2纳米线仍然能释放65 mAh·g-1的放电比容量,且容量没有呈现明显的衰减趋势。这些优秀的电化学性质应该是：一级结构极大的缩短了锂离子和电子的传输路径,二级结构一维纳米线则可以提供有利的一维电子传输通道。循环数百次后的材料依然基本上维持了一维纳米线形貌,这种结构的稳定应该是其电化学性能稳定的一个重要原因。本章还通过传统的共沉淀法合成了相同组分的富锂块体材料并检测了其电化学性能。另外,平行实验的结构表明熔盐NaCl介质的存在和一维的α-MnO2纳米管都是最终形成一维纳米线产物的必不可少的条件。5、通过熔盐法合成了大量（010）晶面暴露的Na0.5 [Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片材料,同时,还通过溶胶-凝胶法合成了相同组分的Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2微米块材料,它们都具有理想的P2相层状结构。当它们被用于钠离子电池正极材料时,Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片材料表现出了比Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2微米块材料更为出色的倍率性能和高容量特性。当在O.1C（14mAg-1）的电流密度下充放电时,Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片材料的首圈和第50圈的放电比容量分别为169.4和136.3 mAh g-1,容量持有率为80.5%。而Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2微米块材料的首圈和第50圈的放电比容量分别为156.1和107.1 mAhg-1,容量持有率为68.6%。当分别在1C,2C,5C,10C和20C （1C= 140 mAg-1）倍率下循环数百圈时,Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片的放电比容量仍能分别达到110.5,100.4,76.5,37.4和18.1mAh g-1。Na0.5[Mn0.65Co0.2Ni0.15]O2纳米片优异的电化学性能是由于其大量暴露的（010）活性晶面,这些活性晶面非常有利于材料中电子的快速传输和钠离子的快速脱嵌,因此极大提高了其电化学性能。
牛甲明,郑宇亭,潘保武[7]（2016）在《锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的研究进展》文中指出介绍了锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的一些结构特性,重点描述了尖晶石LiMn2O4正极材料的制备方法及其优缺点,以及关于尖晶石LiMn2O4正极材料的最新改性研究,根据尖晶石LiMn2O4现有的状况展望了其发展前景。
彭清林[8]（2014）在《碳纳米管/LiMn2O4复合正极材料的制备及电化学性能的研究》文中提出随着能源与环境问题的联系越来越密切，社会对化学电源的选择更加苛刻。锂离子电池以其高工作电压、高能量密度、长使用寿命、无记忆效应、对环境友好等优点而被广泛的商业化应用。通常选用高插入电位的嵌锂化合物作为锂离子电池的正极材料，主要有层状结构的LiCoO2和LiNiO2、尖晶石结构的LiMn2O4及橄榄石结构的LiFePO4。其中尖晶石LiMn2O4以其高电位、低成本、易回收、无污染等诸多优点被公认为最具有前景的正极材料之一。但LiMn2O4作为锂离子电池的正极材料时，还需要改善其容量衰减过快及高温循环性能差等电化学性能。本文为解决LiMn2O4制成的锂电池容量衰减过快和循环性能差的缺点，采取了以晶须状碳纳米管作为碳源表面包覆LiMn2O4加以改性。本文使用的晶须状碳纳米管具有结晶度高，分散性好的特点，由于碳纳米管（CNTs）具有高导电性，可以有效改善LiMn2O4粒子的电导率；CNTs的纳米孔隙结构和大长径比使其能够有效的吸附电解液，隔绝了电解液对LiMn2O4的侵蚀，减少了锰的溶解，抑制了Jahn-Teller效应。由于CVD法制备的CNTs存在着一些纳米碳颗粒、非晶碳、催化剂纳米金属颗粒等杂质，碳管结构存在一定的缺陷，且碳管间常相互虬结团聚难以分散，不能展现出CNTs良好的电化学性能，从而使得改性LiMn2O4效果不佳。因此，本文在使用CNTs作为碳源包覆LiMn2O4之前需要对CNTs进行预处理，即CNTs的纯化和分散：（1）本实验采用4mol/L的硝酸酸化协同微波氧化法去除CNTs中残留的杂质，通过对比氧化前后CNTs的SEM、TEM图，发现提纯后的CNTs碳管变短，缺陷处的活性端口被大量打开，CNTs中的杂质也大部分被氧化，有着明显的提纯效果和分散效果。本实验还采用高温石墨化处理对CNTs进行纯化，对比石墨化前后CNTs的TEM图，发现石墨化后的碳管表面的无定形碳石墨化，同时促使了内部乱层结构微晶重排。对比石墨化前后的CNTs做TG-DTA、XRD图分析可知石墨化之后CNTs结构更加稳定，CNTs纯度达到99.9%以上。（2）对于CNTs的分散，本实验对CNTs进行超声分散、球磨分散、添加纳米分散剂分散和综合工艺分散，观察分析CNTs分散处理后的SEM图，以及对比处理后CNTs静置于乙醇溶液中完全沉淀所需时间判断分散效果。实验结果表明，超声时间在6h后，分散效果最佳；球磨速度以中低速150r/min球磨，球磨时间2h，分散效果最佳；添加1%纳米分散剂对于CNTs分散效果最好；实验中笔者设计的最佳分散工艺为：球磨、超声、加入纳米分散剂。对于CNTs均匀包覆LiMn2O4工艺采本文用球磨方法对粉体均匀混合，根据改变球磨速度和时间，干法球磨和湿法球磨的比较，观察粉体的SEM图，并对比制成的扣式电池的电化学性能，发现湿法球磨物相更均匀，包覆更全面。球磨速度以中低速短时间球磨最佳。本文最后探索了CNTs加载量对LiMn2O4电化学性能、循环性能和倍率性能的影响。实验数据表明，对比未掺杂CNTs的电池，掺入CNTs后电池首次放电比容量都有所下降，但首次充放电效率更高，循环性能和倍率充放电性能都得到很大提升。其中未掺杂CNTs首次放电比容量为117.27mAh/g，首次充放电效率为93.89%，循环20次后容量保持率为88.5%；掺杂1%wtCNTs效果最佳，首次放电比容量为116.43mAh/g，首次充放电效率为96.51%，循环20次后容量保持率为93.4%。本文还对超导炭黑（SP）和CNTs的混合导电剂作为复合碳源进行包覆处理，并对其扣式电池的电化学性能和循环性能进行测试分析，实验数据表明，掺杂2%wtCNTs比掺杂2%SP的电池展现出更好的电化学性能，当复合导电剂CNTs：SP=1:2时，首次充放电效率达到96.68%，循环20次后的容量保持率为96.8%。综上，掺杂CNTs或掺杂复合导电剂都能有效的改善LiMn2O4电化学性能、循环性能和倍率性能。
易欣[9]（2014）在《高端球形尖晶石锰酸锂正极材料的制备及其改性研究》文中提出尖晶石锰酸锂材料因具有储量资源丰富、环境友好、价格低廉、良好的热稳定性、适宜的充放电平台、容易制备等优点受到越来越多研究者的关注，成为当前最具前景的锂离子电池正极材料之一。然而，受制于其在高温（55oC以上）下较差的循环性能，尖晶石锰酸锂正极材料尚未得到大规模的工业化应用。研究表明，导致这一现象的主要原因为Jahn-Teller效应，电解液中锰的溶解，工业化生产原料纯度较低。针对尖晶石锰酸锂正极材料的缺点，本文做了以下四点研究：首先使用FeF3·3H2O对尖晶石锰酸锂合成原料MnSO4·H2O进行除杂，制备高纯硫酸锰；其次，用高纯硫酸锰、硫酸铝和碳酸钠为沉淀剂，利用共沉淀法合成具有良好球形形貌的高端尖晶石锰酸锂；然后，对尖晶石锰酸锂进行Al掺杂改性，利用共沉淀法合成球形尖晶石LiAlxMn2-xO4材料；最后，利用锆酸锂包覆对尖晶石锰酸锂进行改性，合成锆酸锂包覆的球形尖晶石锰酸锂材料。主要工作如下：（1）基于FeF3·3H2O中的氟离子可以沉淀溶液中的钙、镁离子，铁离子可以与钾、钠离子生成易沉淀的硫酸配盐，多余的铁离子水解形成的Fe（OH）3具有显着的絮凝效果，因此将FeF3·3H2O作为一种新型硫酸锰除杂剂，通过调整溶液的pH值，使钙、镁、钾、钠离子先后沉淀，从而分离普通硫酸锰中较难分离的钙、镁、钾、钠离子。除杂后的高纯硫酸锰产品中，钙、镁、钾、钠离子含量均低于100ppm，铁离子含量低于10ppm，得到的产品可以达到电池级或电子级锰基原料生产所需的高纯硫酸锰对钙、镁、钾、钠离子纯度的要求。（2）以高纯硫酸锰和碳酸钠为沉淀剂，氨水为络合剂，利用共沉淀法合成了具有良好球形形貌的碳酸锰前驱体，并对反应中的pH值、搅拌速率、温度、氨的浓度四个条件进行了讨论。之后将前驱体与碳酸锂混合、煅烧，合成了球形度良好的高端尖晶石锰酸锂。测试结果表明，合成的高端尖晶石锰酸锂振实密度高，首次放电容量和循环性能均有明显优势。（3）以高纯硫酸锰、硫酸铝和碳酸钠为沉淀剂，氨水为络合剂，利用共沉淀法合成了具有良好球形形貌的尖晶石LiAlxMn2-xO4系列材料并对其电化学性能进行了研究。研究表明分子式为LiAl0.06Mn1.94O4的材料具有最好的高温循环稳定性能。在55oC、1C倍率条件下，该样品100次充放电后的放电容量仍有113.9mAh g1，容量保持率高达97.0%。（4）以锆酸锂为包覆层，成功合成了锆酸锂包覆的球形尖晶石锰酸锂。实验结果表明基于锆酸锂良好的锂离子传导性和化学惰性，以锆酸锂为包覆层可有效阻止电解液中HF对锰的溶解，同时不阻碍锂离子的嵌入/脱出过程。电化学测试表明包覆量为3wt.%的材料具有最好的常温和高温电化学性能，25oC,1C倍率条件下，首次放电容量为126.7mAh g1，100次充放电后容量保持率为99.0%；55oC,1C倍率条件下，首次放电容量为129.5mAh g1，100次充放电后容量保持率为90.2%，并且电荷转移阻抗Rct值仅为34.2，均优于未包覆锰酸锂材料。
李继利[10]（2014）在《锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备与LiMn2O4的表面包覆改性研究》文中研究表明近年来，锂离子电池在高功率密度和高能量密度设备中的应用受到人们的广泛关注，如电动汽车、混合式电动汽车、能量存储等。为了满足这些日益增长的需求，许多研究者都致力于开发具有高的比容量和倍率性能的正极材料。本论文通过详细总结分析锂离子电池正极材料的研究进展及现状，以合成高性能锂离子电池正极材料为目的，选择了层状三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和尖晶石LiMn2O4正极材料作为研究对象，系统的研究了高性能锂离子电池层状三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备和尖晶石结构正极材料LiMn2O4的表面包覆改性。分为以下几个方面：采用简单的浸润法合成了电化学性能优异的三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米/微米异质空心球材料；采用多元醇作为反应介质，得到了{010}电化学活性面暴露的三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米片材料；通过溶剂热法对尖晶石结构正极材料LiMn2O4进行表面包覆TiO2改性；首次得到了高性能的Li4Ti5O12外延包覆改性尖晶石LiMn2O4材料。采用简单的浸润法合成了电化学性能优异的三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米/微米异质空心微球材料。在该合成过程中，球形MnCO3作为反应前躯体为产物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2空心球的合成既提供了模板又提供了Mn源。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2空心球的直径约为1μm，是由100nm左右的纳米颗粒组成的。空心球的壁厚约250nm，内部空心部分直径500nm左右。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2空心球作为锂离子电池正极具有高的放电比容量，良好的循环性能以及优异的倍率放电性能。在0.1C的电流密度下，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2空心球的放电比容量高达212mAh g–1，并且经过40个充放电循环后，其放电容量仍有180.3mAh g–1。当充放电电流密度增加至10C时，放电容量为135.9mAh g–1，高于文献中大部分的三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料。采用乙二醇作为反应介质成功制备出了具有{010}活性面暴露的三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米片。其中，乙二醇既是反应溶剂又是配位稳定剂。详细地研究了不同烧结温度和烧结时间对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米片的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明，850oC烧结12h合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米片具有最多的{010}活性面的暴露和最优的电化学性能。此条件下得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米片0.1C的放电比容量为207.6mAh g–1，经过50次循环后，容量保持率为89.4%。另外，7C的放电比容量高达149.3mAh g–1。该合成方法操作简单，条件温和，易于实现大规模商业化生产。采用溶剂热法在尖晶石LiMn2O4空心球的表面包覆了一层TiO2。其中，LiMn2O4空心球是由100nm左右的纳米粒子组成的，直径约为1μm，TiO2包覆层厚度在5nm左右。并对包覆前后空心球的XRD、SEM、TEM、XPS、CV、EIS以及充放电性能进行了对比。结果表明，TiO2包覆层并未对LiMn2O4的结构和形貌产生影响。但是，作为锂离子电池正极，TiO2包覆后材料的循环稳定性，高温性能和倍率性能都得到了提高。通过溶剂热辅助的方法首次成功合成了纳米级Li4Ti5O12外延包覆改性的LiMn2O4空心球。对其进行了XRD、SEM、TEM、XPS、HR-TEM、HAADF-STEM及能谱表征，证明Li4Ti5O12包覆层是直接生长在LiMn2O4空心球的表面，并且与LiMn2O4具有相同的晶格取向。作为锂离子电池正极材料，Li4Ti5O12外延包覆后材料的循环稳定性、倍率性能和高温性能都得到了大大的提高。室温时（25oC），1C的电流密度下，包覆后材料经过100次循环后的容量保持率高达97%。高温时（60oC），包覆后材料12C的放电容量为110.4mAh g–1，与包覆之前的LiMn2O4相比提高了313%。
二、尖晶石LiMn_2O_4的改性与性能（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、尖晶石LiMn_2O_4的改性与性能（论文提纲范文）
（1）高性能锂离子电池电极材料的静电纺丝技术制备与改性（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 锂离子电池概述 |
| 2.1.1 锂离子电池发展历程 |
| 2.1.2 锂离子电池工作原理 |
| 2.1.3 锂离子电池特点 |
| 2.1.4 锂离子电池关键材料 |
| 2.2 电池正极材料 |
| 2.2.1 层状结构材料 |
| 2.2.2 橄榄石型材料 |
| 2.2.3 尖晶石型材料 |
| 2.3 锂离子电池负极材料 |
| 2.3.1 过渡金属氧化物负极材料 |
| 2.3.2 金属合金化负极材料 |
| 2.4 电极材料的制备与改性研究进展 |
| 2.4.1 尖晶石型锰酸锂正极材料的制备与改性 |
| 2.4.2 硅材料的改性 |
| 2.5 静电纺丝技术概述 |
| 2.6 论文选题与研究内容 |
| 2.7 可行性分析 |
| 2.8 创新点 |
| 3 实验方案 |
| 3.1 主要试剂 |
| 3.2 主要设备 |
| 3.2.1 样品制备与加工设备 |
| 3.2.2 理化性能测试与表征设备 |
| 3.2.3 实验电极的制备与电池组装 |
| 3.2.4 电化学性能测试设备与方法 |
| 3.3 实验设计 |
| 3.3.1 双元素掺杂纳米锰酸锂材料的制备与性能研究 |
| 3.3.2 高倍率性能锰酸锂材料的设计与性能研究 |
| 3.3.3 高性能Si@C/CNF一维复合材料的结构设计与性能研究 |
| 4 结果与讨论 |
| 4.1 双元素掺杂纳米锰酸锂材料的制备与性能研究 |
| 4.1.1 前驱体纳米纤维热分解过程研究 |
| 4.1.2 正交试验因素与指标分析 |
| 4.1.3 优化工艺条件下制备的材料理化性能表征 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 高倍率性能锰酸锂材料的设计与性能研究 |
| 4.2.1 预氧化工艺对材料物相及形貌的影响 |
| 4.2.2 预氧化热处理工艺对晶体尺寸调控机理分析 |
| 4.2.3 电化学性能分析 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 高性能Si@C/CNF一维复合材料的结构设计与性能研究 |
| 4.3.1 前期实验 |
| 4.3.2 Si@C材料的制备与性能表征 |
| 4.3.3 静电纺丝制备Si@C/CNF复合材料 |
| 4.3.4 小结 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）碳包覆改性尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展（论文提纲范文）
| 1 尖晶石型LiMn2O4的结构及其碳包覆原理 |
| 2 不同碳源包覆LiMn2O4的研究 |
| 2.1 有机碳包覆 |
| 2.1.1 熔融浸渍法 |
| 2.1.2 热裂解法 |
| 2.1.3 软化学法 |
| 2.2 无机碳包覆 |
| 2.2.1 超声液相分散结合固相烧结法 |
| 2.2.2 直流磁控溅射法 |
| 3 结语与展望 |
（3）Co掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展（论文提纲范文）
| 1 掺杂机理 |
| 2 不同合成方法的Co单元掺杂 |
| 2.1 高温固相法 |
| 2.2 溶胶-凝胶法 |
| 2.3 流变相法 |
| 2.4 熔融浸渍法 |
| 2.5 微波-PAM模板法 |
| 3 Co与金属阳离子复合掺杂 |
| 3.1 二元共掺杂 |
| 3.2 三元共掺杂 |
| 3.3 四元共掺杂 |
| 4 Co与非金属阴离子复合掺杂 |
| 4.1 Co-S |
| 4.2 Co-F |
| 5 结论与展望 |
（4）锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备及其改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池的概述 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展进程 |
| 1.2.2 锂离子电池的基本结构 |
| 1.2.3 锂离子电池的工作原理 |
| 1.2.4 锂离子电池的特点 |
| 1.2.5 锂离子电池的应用 |
| 1.3 常见的锂离子电池正极材料介绍 |
| 1.3.1 磷酸铁锂正极材料 |
| 1.3.2 镍酸锂正极材料 |
| 1.3.3 钴酸锂正极材料 |
| 1.3.4 锰系正极材料 |
| 1.3.5 三元体系正极材料 |
| 1.4 尖晶石LiMn_2O_4 正极材料 |
| 1.4.1 尖晶石LiMn_2O_4 的结构与充放电机理 |
| 1.4.2 尖晶石LiMn_2O_4 的制备方法 |
| 1.4.3 尖晶石LiMn_2O_4 容量衰减原因及改性研究 |
| 1.5 本课题选题依据与主要研究内容 |
| 2 实验方法与仪器 |
| 2.1 实验试剂及仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料的表征手段及分析方法 |
| 2.2.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.2 扫描电镜形貌分析(SEM) |
| 2.2.3 透射电镜形貌分析(TEM) |
| 2.3 正极电极片的制备与半电池的组装 |
| 2.3.1 正极电极片的制备 |
| 2.3.2 半电池的组装 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 恒流充放电测试 |
| 2.4.2 循环伏安测试(CV) |
| 2.4.3 倍率性能测试 |
| 2.4.4 交流阻抗测试(EIS) |
| 3 溶胶凝胶法合成尖晶石LiMn_2O_4 及其电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 不同螯合剂合成的锰酸锂正极材料的物相、形貌表征分析 |
| 3.3.1 XRD图谱分析 |
| 3.3.2 SEM形貌分析 |
| 3.4 不同螯合剂合成的锰酸锂正极材料的电化学性能测试分析 |
| 3.4.1 不同螯合剂合成的LiMn_2O_4 材料的首次充放电性能 |
| 3.4.2 不同螯合剂合成的LiMn_2O_4 材料的恒流充放电循环性能 |
| 3.4.3 不同螯合剂合成的LiMn_2O_4 材料的倍率充放电循环性能 |
| 3.4.4 不同螯合剂合成的LiMn_2O_4 材料的交流阻抗分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 三元共掺杂LiAl_x Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x) O_4 的制备与电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 LiAl_x Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x) O_4 电极材料的物相、形貌表征分析 |
| 4.3.1 XRD图谱分析 |
| 4.3.2 样品微观形貌分析 |
| 4.3.3 三元共掺杂尖晶石型LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4 的能谱图分析 |
| 4.4 LiAl_x Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x) O_4 电极材料的电化学性能测试分析 |
| 4.4.1 LiAl_x Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x) O_4 在高温下的首次充放电性能 |
| 4.4.2 LiAl_x Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x) O_4 在高温下的恒流充放电循环性能 |
| 4.4.3 LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4 在高温下不同倍率时的放电曲线分析 |
| 4.4.4 LiCo_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.90)O_4和LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4高温下的倍率充放电循环性能 |
| 4.4.5 LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4 的循环伏安特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 尖晶石LiMn_2O_4 正极材料的包覆改性与电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 共沉淀法制备Fe_2O_3 包覆LiMn_2O_4 正极材料 |
| 5.2.1 实验部分 |
| 5.2.2 Fe_2O_3 包覆尖晶石LiMn_2O_4 材料的物相、形貌表征分析 |
| 5.2.3 Fe_2O_3 包覆尖晶石LiMn_2O_4 材料的电化学性能测试分析 |
| 5.3 共沉淀法制备Fe_2O_3 包覆Li Al_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4 正极材料 |
| 5.3.1 实验部分 |
| 5.3.2 Fe_2O_3 包覆Li Al_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4 材料的物相、形貌表征分析 |
| 5.3.3 Fe_2O_3 包覆Li Al_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4 材料的电化学性能测试分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）固相烧结法合成尖晶石型LiMn2O4正极材料反应机理及改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池概述 |
| 1.1.1 锂离子电池发展状况 |
| 1.1.2 锂离子电池工作原理 |
| 1.2 锂离子电池正极材料 |
| 1.2.1 层状正极材料 |
| 1.2.2 LiFePO_4正极材料 |
| 1.2.3 LiMn_2O_4正极材料 |
| 1.3 尖晶石LiMn_2O_4的合成进展 |
| 1.4 尖晶石LiMn_2O_4的改性研究 |
| 1.4.1 掺杂改性 |
| 1.4.2 包覆改性 |
| 1.5 研究内容及意义 |
| 第二章 实验材料、制备方法与表征手段 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料制备与电池组装 |
| 2.3.1 材料制备 |
| 2.3.2 电极片制备 |
| 2.3.3 电池组装 |
| 2.4 表征手段 |
| 2.4.1 烧结失重分析 |
| 2.4.2 物相分析 |
| 2.4.3 形貌分析 |
| 2.4.4 电化学性能测试 |
| 第三章 固相烧结合成LiMn_2O_4反应机理 |
| 3.1 LiMn_2O_4合成机理分析 |
| 3.1.1 MnO_2分解机理 |
| 3.1.2 Li_2CO_3分解机理 |
| 3.1.3 反应产物生成机理 |
| 3.2 合成过程失重分析 |
| 3.3 烧结产物相组成 |
| 3.4 温度对LiMn_2O_4合成的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Al掺杂改性LiMn_2O_4结构及性能 |
| 4.1 材料制备 |
| 4.2 干燥预处理对LiMn_2O_4的组织结构和性能影响 |
| 4.2.1 物相组成和形貌 |
| 4.2.2 电化学性能 |
| 4.3 Al掺杂量对LiMn_2O_4的组织结构和性能影响 |
| 4.3.1 物相组成和形貌 |
| 4.3.2 电化学性能 |
| 4.4 Al掺杂LiMn_2O_4第一性原理计算 |
| 4.4.1 计算模型与参数设置 |
| 4.4.2 体积变化与总能量 |
| 4.4.3 电子性质分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 La_2O_3和Al_2O_3包覆改性LiMn_2O_4及性能 |
| 5.1 材料制备 |
| 5.1.1 燃烧法合成纳米La_2O_3包覆LiMn_2O_4 |
| 5.1.2 两步法Al_2O_3包覆LiMn_2O_4 |
| 5.2 La_2O_3包覆改性对LiMn_2O_4的组织结构和性能影响 |
| 5.2.1 物相组成和形貌分析 |
| 5.2.2 电化学性能分析 |
| 5.2.3 锰离子溶解分析 |
| 5.3 Al_2O_3包覆改性对LiMn_2O_4的组织结构和性能影响 |
| 5.3.1 物相组成和形貌分析 |
| 5.3.2 电化学性能分析 |
| 5.3.3 锰离子溶解分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Al_2O_3包覆LiMn_2O_4的放大试验 |
| 6.1 试验过程与结果分析 |
| 6.2 样品第三方检测报告 |
| 6.3 工艺运营成本分析 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录B 攻读博士学位期间参与科研情况 |
| 附录C 攻读博士学位期间获奖励 |
| 附录D 放大实验检测报告 |
（6）锰基层状氧化物作为锂二次电池正极材料的合成与改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池的发展历史 |
| 1.2.2 锂离子电池的组成及工作原理 |
| 1.2.3 锂离子电池的优点 |
| 1.2.4 锂离子电池正极材料的要求 |
| 1.3 典型的锂离子电池正极材料 |
| 1.3.1 层状结构化合物LiMn_xCo_yNi_zO_2 |
| 1.3.2 尖晶石结构化合物LiMn_2O_4 |
| 1.3.3 聚阴离子型化合物LiMPO_4、Li_2MSiO_4(M=Fe,Mn) |
| 1.4 层状锰基富锂正极材料的发展现状 |
| 1.4.1 材料的结构 |
| 1.4.2 材料的脱嵌锂机理 |
| 1.4.3 材料的研究进展 |
| 1.5 层状富钠正极材料的可行性分析 |
| 1.6 本论文的选题思路及研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 溶胶-凝胶法合成层状富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2温度的优化和材料结构的认知 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料的合成 |
| 2.2.2 材料的表征 |
| 2.2.3 材料的电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 V_2O_5对富锂层状氧化物正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的改性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料的合成 |
| 3.2.2 材料的表征 |
| 3.2.3 电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的晶相分析 |
| 3.3.2 材料的形貌分析 |
| 3.3.3 材料的XPS分析 |
| 3.3.4 材料的电化学性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 高性能层状-尖晶石集成结构的Li_2MnO_3纳米棒的合成及其电化学性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料的合成 |
| 4.2.2 材料的表征 |
| 4.2.3 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的晶相和形貌分析 |
| 4.3.2 材料的Raman光谱和XPS能谱分析 |
| 4.3.3 材料的ICP-AES结果分析 |
| 4.3.4 材料的微区精细结构分析 |
| 4.3.5 材料的电化学性能分析 |
| 4.3.6 材料循环后的形貌分析 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高性能、分级结构的富锂氧化物纳米线的合成及其电化学性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料的合成 |
| 5.2.2 材料的表征 |
| 5.2.3 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的晶相和形貌分析 |
| 5.3.2 材料的ICP-AES结果分析 |
| 5.3.3 材料的电化学性能分析 |
| 5.3.4 材料循环后的形貌和结构分析 |
| 5.3.5 合成Li_(1.15)Mn_(0.54)Co_(0.23)Ni_(0.08)O_2纳米线的必需条件 |
| 5.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 {010}晶面暴露的钠离子电池正极材料Na_(0.5)[Mn_(0.65)Co_(0.20)Ni_(0.15)]O_2纳米片的合成及其电化学性能的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料的合成 |
| 6.2.2 材料的表征 |
| 6.2.3 电化学性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 材料的晶相分析 |
| 6.3.2 材料的形貌和精细结构分析 |
| 6.3.3 材料的电化学性能分析 |
| 6.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 思考与展望 |
| 攻博期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（7）锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的研究进展（论文提纲范文）
| 1 尖晶石型锰酸锂的制备 |
| 1.1 高温固相法 |
| 1.2 熔融浸渍法 |
| 1.3 共沉淀法 |
| 1.4 溶胶-凝胶法 |
| 2 尖晶石型锰酸锂的改性研究 |
| 2.1 表面修饰 |
| 2.2 掺杂改性 |
| 2.3 其他改性手段 |
| 3 结论 |
（8）碳纳米管/LiMn2O4复合正极材料的制备及电化学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子发展简史 |
| 1.2.2 锂离子电池的原理及特点 |
| 1.3 锂离子电池的应用与市场前景 |
| 1.3.1 电子产品方面的应用 |
| 1.3.2 交通工具方面的应用 |
| 1.3.3 航空航天领域的应用 |
| 1.4 碳纳米管（Carbon Nanotubes）的介绍 |
| 1.4.1 CNTs 的发现 |
| 1.4.2 CNTs 结构特性 |
| 1.4.3 CNTs 的特殊电学性质 |
| 1.4.4 CNTs 的合成制备 |
| 第二章 锂离子电池正极材料及尖晶石型 LiMn_2O_4的改性研究 |
| 2.1 锂离子电池正极材料的研究进展 |
| 2.1.1 引言 |
| 2.1.2 钴酸锂正极材料 |
| 2.1.3 镍酸锂正极材料 |
| 2.1.4 锰酸锂正极材料 |
| 2.1.5 磷酸铁锂正极材料 |
| 2.1.6 各种正极材料的性能比较 |
| 2.2 尖晶石 LiMn_2O_4的制备方法 |
| 2.3 尖晶石 LiMn_2O_4的容量衰减原因 |
| 2.3.1 锰的溶解 |
| 2.3.2 Jahn-Teller 效应 |
| 2.3.3 有机电解液的氧化 |
| 2.4 尖晶石 LiMn_2O_4的改性方法 |
| 2.4.1 “富锂”方案 |
| 2.4.2 减小尖晶石比表面积 |
| 2.4.3 离子掺杂 |
| 2.4.4 在电解液中加入添加剂 |
| 2.4.5 表面处理 |
| 2.4.6 合成工艺的改性 |
| 2.5 本论文的研究目的和内容 |
| 第三章 实验部分 |
| 3.1 实验原料及化学试剂 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.3 实验研究方法 |
| 3.3.1 材料分析与表征 |
| 3.3.2 材料电化学性能测试 |
| 第四章 多壁碳纳米管（MWCNTs）的预处理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 碳纳米管的纯化 |
| 4.2.1 纯化原理与方法 |
| 4.2.2 液相腐蚀法及结果分析 |
| 4.2.3 石墨化处理~([96])与结果分析 |
| 4.3 碳纳米管的分散 |
| 4.3.1 分散原理及方法 |
| 4.3.2 分散方案及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 CNTs 包覆尖晶石 LiMn_2O_4工艺及锂离子电池电化学性能测试分析 |
| 5.1 CNTs 包覆尖晶石 LiMn_2O_4工艺 |
| 5.1.1 球磨速度和时间对混合粉体结构和电化学性能的影响 |
| 5.1.2 湿磨法对混合粉体的结构和电化学性能的影响 |
| 5.2 MWCNTs 加载量对锂离子电池电化学性能的影响 |
| 5.2.1 首次充放电性能测试及分析 |
| 5.2.2 循环性能测试及分析 |
| 5.2.3 倍率性能测试及分析 |
| 5.3 复合掺杂包覆对锂离子电池电化学性能的影响 |
| 5.3.1 首次充放电性能测试 |
| 5.3.2 循环性能测试 |
| 5.3.3 循环性能比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（9）高端球形尖晶石锰酸锂正极材料的制备及其改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池的概况 |
| 1.2.1 锂离子电池发展史 |
| 1.2.2 锂离子电池的结构 |
| 1.2.3 锂离子电池的工作原理 |
| 1.2.4 锂离子电池的优势 |
| 1.3 锰系正极材料概况 |
| 1.3.1 正极材料的选择标准 |
| 1.3.2 尖晶石LiMn_2O_4正极材料 |
| 1.3.3 层状LiMnO_2正极材料 |
| 1.3.4 高电压LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4正极材料 |
| 1.3.5 层状Ni/Co/Mn三元正极材料 |
| 1.4 尖晶石锰酸锂正极材料概况 |
| 1.4.1 尖晶石型锰酸锂的合成方法 |
| 1.4.2 尖晶石型锰酸锂的改性方法 |
| 1.4.3 高端尖晶石锰酸锂的工业化生产状况 |
| 1.5 高纯硫酸锰的制备概况 |
| 1.5.1 硫酸锰简介 |
| 1.5.2 硫酸锰的工业化制备方法 |
| 1.5.3 硫酸锰的工业化提纯方法 |
| 1.6 本论文的研究意义及研究内容 |
| 第2章 实验原料及实验方法 |
| 2.1 实验药品和仪器 |
| 2.1.1 实验仪器 |
| 2.1.2 主要的实验药品 |
| 2.2 材料的物理表征与组成成分分析 |
| 2.2.1 热失重(TG) |
| 2.2.2 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.3 扫描电子显微镜测试(SEM)与能谱分析(EDXS) |
| 2.2.4 透射电镜测试(TEM)与选区电子衍射测试(SAED) |
| 2.2.5 pH值测量 |
| 2.2.6 振实密度测量 |
| 2.2.7 EDTA法测量过渡金属含量 |
| 2.2.8 原子吸收(AAS) |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 电极的制备 |
| 2.3.2 扣式模拟电池的组装 |
| 2.3.3 电池充放电测试 |
| 2.3.4 循环伏安测试(CV) |
| 2.3.5 交流阻抗分析(EIS) |
| 第3章 含锰废液除杂制备高纯硫酸锰的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高纯硫酸锰的制备 |
| 3.2.1 FeF_3·3H_2O的制备 |
| 3.2.2 高纯硫酸锰的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 pH值对Ca~(2+)、Mg~(2+)沉淀的影响 |
| 3.3.2 温度对Ca~(2+)、Mg~(2+)沉淀的影响 |
| 3.3.3 反应时间对Ca~(2+)、Mg~(2+)沉淀的影响 |
| 3.3.4 FeF_3·3H_2O加入量对Ca~(2+)、Mg~(2+)沉淀的影响 |
| 3.3.5 pH值对K~+、Na~+沉淀的影响 |
| 3.3.6 静置时间对K~+、Na~+沉淀的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 共沉淀法制备球形高端尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 碳酸锰前驱体的制备 |
| 4.2.1 共沉淀法制备碳酸锰前驱体的原理 |
| 4.2.2 温度对振实密度的影响 |
| 4.2.3 pH值对振实密度的影响 |
| 4.2.4 搅拌速率对反应的影响 |
| 4.2.5 氨浓度对振实密度的影响 |
| 4.3 尖晶石锰酸锂的制备及物理表征 |
| 4.4 尖晶石锰酸锂的电化学性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 共沉淀法制备球形LiAl_xMn_(2-x)O_4正极材料及其电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 LiAl_xMn_(2-x)O_4(x=0, 0.02, 0.04, 0.1)正极材料的制备 |
| 5.2.1 碳酸盐前驱体的制备 |
| 5.2.2 球形LiAl_xMn_(2-x)O_4(x=0, 0.02, 0.06, 0.1)正极材料的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 前驱体的TG测试分析 |
| 5.3.2 样品的XRD测试分析 |
| 5.3.3 样品的EDS测试分析 |
| 5.3.4 样品的SEM测试分析 |
| 5.3.5 样品的首次充放电测试分析 |
| 5.3.6 样品的高温循环寿命测试分析 |
| 5.3.7 样品的CV测试分析 |
| 5.3.8 样品的EIS测试分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 Li_2ZrO_3包覆尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的制备及其电化学性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Li_2ZrO_3包覆LiMn_2O_4正极材料的制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 样品的XRD测试分析 |
| 6.3.2 样品的SEM测试分析 |
| 6.3.3 样品的晶体结构及组成分析 |
| 6.3.4 样品的首次充放电测试分析 |
| 6.3.5 样品的循环寿命测试分析 |
| 6.3.6 样品的倍率性能测试分析 |
| 6.3.7 样品的EIS测试分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读硕士期间公开发表的学术论文 |
（10）锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备与LiMn2O4的表面包覆改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.2.1 锂离子电池的特点 |
| 1.2.2 锂离子电池的组成和基本工作原理 |
| 1.3 典型的锂离子电池正极材料 |
| 1.3.1 层状锂离子电池正极材料 LMO_2（M= Co、Ni、Mn 等） |
| 1.3.2 尖晶石结构锂离子电池正极材料 LiMn_2O_4 |
| 1.3.3 橄榄石结构锂离子电池正极材料 LiMPO_4（M = Fe、Mn、Co 等） |
| 1.3.4 其它类型锂离子电池正极材料 |
| 1.4 层状 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料研究进展 |
| 1.4.1 层状 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的掺杂改性 |
| 1.4.2 层状 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的表面包覆改性 |
| 1.4.3 纳米结构层状 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的研究进展 |
| 1.5 尖晶石 LiMn_2O_4的改性研究 |
| 1.5.1 尖晶石 LiMn_2O_4正极材料的掺杂改性 |
| 1.5.2 尖晶石 LiMn_2O_4正极材料的表面包覆改性 |
| 1.6 本论文的选题背景和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米异质空心微球的合成及其电化学性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米空心微球的制备 |
| 2.2.2 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米空心微球的表征 |
| 2.2.3 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米空心微球的电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米空心微球的合成过程分析 |
| 2.3.2 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米空心微球的表征结果分析 |
| 2.3.3 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米/微米空心微球的电化学性能结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 多元醇介质中合成{010}活性面暴露的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片及其电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的制备 |
| 3.2.2 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的表征 |
| 3.2.3 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的合成过程分析 |
| 3.3.2 烧结温度对 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的影响 |
| 3.3.3 烧结时间对 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的影响 |
| 3.3.4 最佳烧结条件下的 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纳米片的晶体结构及能谱分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 TiO_2表面包覆改性尖晶石 LiMn_2O_4空心球的合成及其电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 样品 LMO 和 LMO@TiO_2的合成 |
| 4.2.2 样品 LMO 和 LMO@TiO_2的表征 |
| 4.2.3 样品 LMO 和 LMO@TiO_2的电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 样品 LMO 和 LMO@TiO_2的合成过程分析 |
| 4.3.2 样品 LMO 和 LMO@TiO_2的表征结果分析 |
| 4.3.3 样品 LMO 和 LMO@TiO_2的电化学性能结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 纳米级 Li4Ti5O12外延包覆改性尖晶石 LiMn_2O_4的合成及其电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 样品 LMO 和 LMO@LTO 的合成 |
| 5.2.2 样品 LMO 和 LMO@LTO 的表征 |
| 5.2.3 样品 LMO 和 LMO@LTO 的电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 样品 LMO 和 LMO@LTO 的合成过程分析 |
| 5.3.2 样品 LMO 和 LMO@LTO 的表征结果分析 |
| 5.3.3 样品 LMO 和 LMO@LTO 的电化学性能结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 结论 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、尖晶石LiMn_2O_4的改性与性能（论文参考文献）
- [1]高性能锂离子电池电极材料的静电纺丝技术制备与改性[D]. 丁夏楠. 北京科技大学, 2020(01)
- [2]碳包覆改性尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展[J]. 刘清,段玉珍,刘晓芳,向明武,郭俊明,段开娇. 云南民族大学学报(自然科学版), 2019(05)
- [3]Co掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料研究进展[J]. 刘红雷,于月,白玮,郭俊明,向明武,段开娇. 云南化工, 2018(12)
- [4]锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备及其改性研究[D]. 朱律忠. 南京理工大学, 2019(06)
- [5]固相烧结法合成尖晶石型LiMn2O4正极材料反应机理及改性研究[D]. 张雁南. 昆明理工大学, 2017(05)
- [6]锰基层状氧化物作为锂二次电池正极材料的合成与改性研究[D]. 何会兵. 武汉大学, 2016(01)
- [7]锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的研究进展[J]. 牛甲明,郑宇亭,潘保武. 化工新型材料, 2016(02)
- [8]碳纳米管/LiMn2O4复合正极材料的制备及电化学性能的研究[D]. 彭清林. 南昌大学, 2014(02)
- [9]高端球形尖晶石锰酸锂正极材料的制备及其改性研究[D]. 易欣. 湘潭大学, 2014(02)
- [10]锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备与LiMn2O4的表面包覆改性研究[D]. 李继利. 北京理工大学, 2014(04)