球形富锂锰材料结构调控
富锂锰基材料一次颗粒形貌特点
富锂锰基材料一次颗粒形貌特点富锂锰基材料是一种重要的正极材料，被广泛应用于锂离子电池中。
其一次颗粒的形貌特点对材料的电化学性能和循环寿命有着重要影响。
本文将从晶体结构、颗粒形貌、尺寸和形状以及表面特征等方面详细阐述富锂锰基材料一次颗粒的形貌特点。
首先，富锂锰基材料的晶体结构是其形貌特点的重要基础。
富锂锰基材料一般具有层状结构，其中锰氧六面体层和锂层交替排列。
这种结构使得锰层能够提供锂离子的嵌入和脱嵌，从而实现材料的充放电过程。
晶体结构的稳定性对材料的电化学性能和循环寿命有着重要影响。
其次，富锂锰基材料的颗粒形貌也是其形貌特点的重要组成部分。
富锂锰基材料的颗粒形状多样，常见的有片状、颗粒状、纳米棒状等形状。
这些形状的不同会影响材料的比表面积、电荷传输和锂离子扩散等性能。
例如，纳米棒状的富锂锰基材料具有较大的比表面积和较短的离子扩散路径，能够提高材料的充放电速率和循环稳定性。
此外，富锂锰基材料的尺寸和形状也是其形貌特点的重要方面。
尺寸的变化可以调控材料的电化学性能和循环寿命。
例如，较小的颗粒尺寸可以提高材料的比容量和电荷传输速率，但也容易导致颗粒堆积和容量衰减。
形状的变化也可以影响材料的电化学性能，例如球形颗粒相比较片状颗粒具有更好的充放电性能和稳定性。
最后，富锂锰基材料的表面特征也是其形貌特点的重要组成部分。
表面特征包括表面结构和表面化学组成等方面。
富锂锰基材料常常具有一定的表面缺陷，例如晶体缺陷、表面氧化等。
这些缺陷会影响材料的电化学性能和循环稳定性。
此外，材料表面的化学组成也会影响材料的电化学性能，如表面包覆材料的选择可以提高材料的稳定性和循环寿命。
综上所述，富锂锰基材料一次颗粒的形貌特点包括晶体结构、颗粒形状、尺寸和形状以及表面特征等方面。
这些形貌特点对材料的电化学性能和循环寿命有着重要影响。
深入理解富锂锰基材料一次颗粒的形貌特点，有助于优化材料的制备工艺和改进材料的电化学性能。
富锂锰晶格参数
富锂锰晶格参数富锂锰是一种重要的锰基锂离子电池正极材料，具有高能量密度、较长的循环寿命和较低的成本等优点，因此在电动汽车、储能设备等领域得到了广泛的应用。
而富锂锰的晶格参数对其电化学性能起着重要的影响。
晶格参数是指晶体结构中各晶面的间距和夹角等参数。
对于富锂锰而言，其晶格参数主要包括晶胞参数和晶格常数。
晶胞参数是描述晶体基本结构的重要参数，它由晶胞的边长和夹角所确定。
富锂锰的晶胞参数一般采用正交晶系描述，晶胞中包含有锂、锰等原子。
锂原子占据晶胞的四分之一位置，锰原子占据晶胞的其余部分。
晶胞的边长和夹角决定了晶格的形状和结构，进而影响富锂锰的电化学性能。
晶格常数是晶体中原子间距离的平均值，它可以通过实验测量得到。
富锂锰的晶格常数是指晶体中锂原子和锰原子之间的距离。
由于锂原子和锰原子具有不同的半径，因此晶格常数会随着锂含量的变化而发生变化。
晶格常数的变化会影响富锂锰的晶体结构和离子扩散速率，进而影响其电化学性能。
富锂锰的晶格参数对其电化学性能起着重要的影响。
首先，晶格参数的变化会影响富锂锰的晶体结构和稳定性。
当晶格参数发生变化时，会导致晶体结构的畸变，从而影响锰离子和锂离子在晶体中的迁移和嵌入行为。
其次，晶格参数的变化还会影响锰离子和锂离子的扩散速率。
晶格参数的增大会增加离子扩散的距离，降低离子的扩散速率，从而影响富锂锰的充放电性能。
最后，晶格参数还会影响富锂锰的电导率和电子传导率。
晶格参数的变化会影响晶体中的电子结构，进而影响电子的传导性能。
在实际应用中，为了提高富锂锰的电化学性能，可以通过调控晶格参数来实现。
一种常见的方法是通过掺杂其他金属离子来改变晶格参数。
例如，掺杂镍离子可以改变晶格参数，增加晶体的稳定性和离子扩散速率。
此外，还可以通过合理的晶体生长方法来控制晶格参数，实现富锂锰的优化。
富锂锰的晶格参数对其电化学性能具有重要影响。
晶格参数的变化会影响富锂锰的晶体结构、稳定性、离子扩散速率以及电子传导性能。
富锂锰基正极材料的形貌与结构调控及电化学性能研究
８０ ｍＡｈｇ － １ ꎮ
关键词:富锂锰基ꎻ 形貌控制ꎻ 电化学性能
中图分类号:ＴＭ９１１
文献标识码:Ａ
文章编号:１００１￣１６２５(２０２０)０３￣０８８５￣０５
Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎬ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ
ｃｙｃｌｅｓꎬ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｓ ７１％ ꎬ ａｆｔｅｒ ２００ ｃｙｃｌｅｓꎬ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ８０ ｍＡｈｇ － １ .
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｌｉｔｈｉｕｍ￣ｒｉｃｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ￣ｂａｓｅｄꎻ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｃｏｎｔｒｏｌꎻ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
摘要:采用共沉淀法合成ꎬ高温退火制备的富锂锰基正极材料 ＬＭＣＮ￣４４２、ＬＭＣＮ￣５３２、ＬＭＣＮ￣６２２ꎬ通过 Ｘ 射线衍射
仪、扫描电镜等多种手段对前驱体和退火的锰基正极材料进行表征ꎬ研究不同摩尔比例的锰基三元正极形貌和电
化学性能ꎮ 结果表明ꎬ当锰基三元正极材料的主体元素为 ６∶ ２∶ ２时ꎬ合成的前驱体材料粒度分布均匀、结晶程度较
基金项目:中国青海省资助项目(２０１７￣ＺＪ￣７５０) ꎻ中国中央大学基础研究基金( 厦门大学:２０７２０１９００１３)
Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎꎬ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１０００７ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｌｉｔｈｉｕｍ￣ｒｉｃｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ￣ｂａｓｅｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＭＣＮ￣４４２ꎬ ＬＭＣＮ￣５３２ꎬ ＬＭＣＮ￣６２２ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｃｏ￣
层状富锂锰基正极材料的合成与结构调控方法
层状富锂锰基正极材料的合成与结构调控方法新一代便携式电子产品和电动汽车的发展迫切需要提高电池的能量密度。
当前锂离子电池的能量密度受制于正极材料的比容量。
因此,开发高容量正极材料己成为锂离子电池发展的技术关键。
在目前研究的正极材料中,富锂锰基xLi2MnO3-(1-x)LiMO2(M=Co、Ni、Mn)具有高达250～300mAh.g-1的比容量、较好安全性和低廉的成本,被视为最具发展前景的正极体系。
然而,富锂锰基正极存在若干应用问题,如首周效率偏低、容量衰减较快、倍率性能不佳和循环过程中电压下降等。
针对这些问题,本论文工作从材料合成化学、表面组成和体相结构调控等方面探讨了改善这类化合物电化学性能的途径,期望以此推进富锂锰基材料的实用化进程。
本论文的主要研究内容和结果如下：1、合成方法的比较研究。
本工作采用聚合热解法、机械化学法、共沉淀法三种方法制备了富锂锰基材料0.3Li2MnO3-0.5LiNi0.33Mn0.33CO0.33O2(Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13CO0.13]O2),并比较研究了不同反应途径生成产物的结构、形貌以及电化学性能。
实验结果表明,聚合热解法在合成反应中能够始终保持金属离子的均匀分布,所制备的材料具有颗粒尺寸小(100～150nm),结晶度高等特点,可实现较高的比容量(291mAh·g-1),较好的倍率性能(210mAh·g-1,1C),但也存在循环稳定性较差(100周80%的容量保持率)的问题。
机械化学法制备的材料虽比容量较低(260mAh·g-1),但循环稳定性较高(500周83%的容量保持率),且制备过程中绿色无污染,适合大规模应用。
传统的共沉淀法虽可制备出较高振实密度的球形材料,但步骤复杂,且控制条件苛刻,不利于材料改性的研究。
据此,我们选用过程可控、重现性好、适合掺杂改性的聚合热解法进行了后续研究。
2、材料表面的表面包覆改性。
富锂锰基正极材料的改性与电化学性能研究
富锂锰基正极材料的改性与电化学性能研究富锂锰基正极材料的改性与电化学性能研究引言：锂离子电池作为当今最常见的可充电电池之一，被广泛应用于移动电子设备、电动汽车和储能等领域。
正极材料作为锂离子电池中的关键部分，其性能对整个电池系统的性能具有重要影响。
富锂锰基正极材料因其高比容量和低成本而备受关注，然而其容量衰减和循环寿命问题仍然制约着其大规模商业应用。
因此，对富锂锰基正极材料进行改性，以提高其电化学性能，成为当前研究的热点之一。
一、改性方法：1. 材料掺杂：通过向富锂锰基材料中引入掺杂元素，如过渡金属、稀土元素等，可改变其结构和电化学性能。
例如，掺杂Co、Ni等过渡金属可以提高富锂锰基正极材料的电导率和稳定性。
2. 表面涂层：通过在富锂锰基材料表面形成一层保护膜，可以减缓其与电解液中锂离子的反应速度，降低容量衰减和循环寿命。
常用的涂层材料有石墨烯、碳纳米管等。
3. 结构调控：通过合理设计和调控富锂锰基正极材料的结构，可以增加其锂离子的扩散速率，提高其容量和循环寿命。
常见的结构调控方法包括碳包覆、孔洞控制和纳米化等。
二、电化学性能研究：1. 容量和循环性能：富锂锰基正极材料的容量决定其能储存和释放的锂离子数量，而循环性能则反映其长周期使用的稳定性。
改性可以通过提高材料的导电性、增加电化学反应的速率以及减少与电解液的不良反应来改善容量和循环性能。
2. 能量密度和功率密度：能量密度和功率密度是衡量电池性能的重要指标之一，其决定了电池在不同应用场景下的表现。
富锂锰基正极材料的改性可以增加其能量密度，提高电池整体性能。
3. 安全性能：电池的安全性能是其商业化应用的重要考虑因素。
富锂锰基正极材料衰减时可能会释放出氧气，增加电池的燃烧和爆炸风险。
改性可以减少这种氧气的释放，改善电池的安全性能。
三、研究进展：近年来，通过不同的改性方法和研究手段，富锂锰基正极材料的电化学性能得到了大幅改善。
研究表明，添加过渡金属等掺杂元素可以提高富锂锰基材料的稳定性和容量。
二次球形颗粒富锂锰基材料
二次球形颗粒富锂锰基材料一、什么是二次球形颗粒富锂锰基材料？说到二次球形颗粒富锂锰基材料，大家可能会有点懵。
别急，慢慢听我给你解读。
二次球形颗粒材料，顾名思义就是那些长得像小球的颗粒，而这些小球里面又富含锂和锰。
锂和锰这些元素，大家应该不会陌生吧，尤其是锂，它可是电池行业的“明星”，在电动汽车、电池储能这些领域中扮演着举足轻重的角色。
锂的能量密度高，用它做电池的话，电池的续航就能大大提升。
而锰呢，它则是提升材料稳定性的关键角色，可以让电池更加持久耐用。
这么一说，大家是不是一下子就理解了呢？说白了，二次球形颗粒富锂锰基材料就是通过一种特别的工艺，制造出球形的颗粒，而且这些颗粒里面含有丰富的锂和锰，用来做电池，效果杠杠的。
我们生活中常见的手机、笔记本、甚至电动汽车，基本上都离不开这种材料，简直就是电池世界中的黄金搭档！二、为什么选择这种材料？很多人可能会问，为什么非得用球形颗粒？这不是小题大做吗？真不是！球形颗粒比其他形状的颗粒更加紧凑，填充起来更加均匀，电池充放电的时候，能量的转移也更加顺畅。
就像你打篮球，圆圆的球能在场地上滚动得更快，转弯也不容易卡住。
球形颗粒在电池中就起到了这样的作用，它们能够让电池充放电更高效，寿命也更长。
再来说说富锂和富锰的好处。
锂，大家都知道，电池的心脏，它决定了电池的能量密度。
富锂的材料，就是把锂元素的比例提高，这样电池的容量自然就增加了，开车的时候，电动汽车的续航能力就能拉得更长。
而锰的作用呢，不是让电池“跑得快”，而是让电池“跑得稳”。
你想想，要是没有锰，电池在使用中可能会很容易发热，甚至出现不稳定的情况。
加入锰元素后，电池的稳定性大大提升，不仅充电速度更快，使用时间也更久，真是大大提升了用户体验！三、二次球形颗粒富锂锰基材料的实际应用讲了这么多，它到底能用在什么地方呢？这种材料的应用范围超级广泛。
它是制造锂电池的核心材料，尤其是在电动汽车和储能电池中，它的作用尤为突出。
中空球形锰基锂离子电池负极材料的制备及其储锂性能研究的开题报告
中空球形锰基锂离子电池负极材料的制备及其储锂
性能研究的开题报告
1. 研究背景
随着电动汽车、智能手机等电子产品的普及以及可再生能源的发展，锂离子电池作为一种高能量密度、环保型的电池已经成为人们关注的热点。
其中，锂离子电池的负极材料是关键的组成部分，其性能以及电池
寿命等方面都会直接影响到电池的性能。
目前，锂离子电池的负极材料
主要是石墨，但随着电池容量的不断提升，石墨的储锂性能就已经无法
满足要求，因此研发新型负极材料势在必行。
锰基材料是一类重要的锂离子电池负极材料，其储锂性能优异，价
格相对较低，因此备受关注。
然而，锰基材料也存在一定的问题，如容
量衰减快、循环寿命低等。
因此，通过改进材料结构和制备工艺，提高
锰基材料的性能，具有重要的现实意义。
2. 研究目的
本文的研究目的是通过制备中空球形结构的锰基锂离子电池负极材料，提高其储锂性能和循环寿命，探究其制备工艺及性能。
3. 研究内容和方法
（1）材料制备：选取锰粉作为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备锰基
材料；采用溶胶法制备聚乙烯醇（PVA）模板；通过溶胶浸渍法将锰基材料浸渍到PVA模板中，并进行煅烧，制备中空球形锰基负极材料。
（2）物理化学性质测试：采用XRD、SEM、TEM等方法对样品的晶体结构和形貌进行表征。
（3）电化学性能测试：采用电化学工作站进行电化学测试，包括循环伏安曲线、充放电性能和电容衰减等。
4. 预期成果和意义
预计通过制备中空球形结构的锰基锂离子电池负极材料，可提高其储锂性能和循环寿命。
本研究将为锂离子电池负极材料的研发提供新思路和方法，具有一定的理论意义和应用前景。
富锂锰基正极材料结构优化设计与电化学性能研究进展
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１８)０３Ｇ０３００７Ｇ０６富锂锰基正极材料结构优化设计与电化学性能研究进展∗邱家欣,江㊀奇,李㊀欢,刘青青,段志虹,卢晓英(西南交通大学电气工程学院,机械工程学院,材料先进技术教育部重点实验室,成都６１００３１)摘㊀要:㊀针对锂离子电池用正极材料 富锂锰基材料的首次效率低㊁锂离子扩散差及电压衰减快等问题,研究者开发利用优化材料结构(结构优化设计)来提高富锂锰基正极材料的电化学性能.到目前为止,已报道了许多优秀的结构,如微米/纳米结构㊁介孔结构等,并取得了不错效果.就结构设计对富锂锰基正极材料电化学性能的影响作用机理来进行分类,详细研究和探讨结构优化设计如何通过影响锂离子扩散㊁材料结构稳定性㊁材料不可逆相变和M n 离子溶解等因素来提高材料电化学性能的机理,并提出进一步的优秀结构设计的研究发展趋势与方向.关键词:㊀富锂锰基正极材料;电化学性能;结构优化设计;研究进展中图分类号:㊀O ６４文献标识码:AD O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０３．００２０㊀引㊀言近年来,富锂锰基正极材料因其具有高放电比容量㊁成本低和环境友好等特点,逐步受到研究者的青睐,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料[１Ｇ２].但是此类材料目前存在首次不可逆容量高㊁倍率性能较差,循环过程中的不可逆相变和电压衰减快等问题,制约了其大规模的应用[３Ｇ４].为改善这些问题,研究者对富锂锰基材料进行了改性研究,包括有表面预处理[５Ｇ７]㊁表面包覆[８Ｇ１０]㊁元素掺杂[１１Ｇ１３]以及结构优化设计[１４Ｇ２３]等.其中结构优化设计是通过控制反应条件,实现结构形态的可控制备,得到满足不同性能需求的电极材料.由于结构优化设计与材料制备过程是同时进行的,且不引入其他元素,因此其具有多功能,低成本等特点[１４].目前关于富锂锰基正极材料的结构设计已有许多报道,按结构形态分类,主要有微米/纳米结构[１５Ｇ１７]㊁介孔结构[１８Ｇ１９]㊁核壳结构[２０Ｇ２１]及 层状/尖晶石 复合结构[２２Ｇ２３]等,均取得了不错的效果.目前影响富锂锰基正极材料性能发挥的主要影响因素是锂离子扩散性能不佳㊁结构变化引起的不可逆相变和高电压下金属M n 离子的溶解[２４]等.因此从这些主要影响因素的角度来探讨结构优化设计对富锂锰基正极材料电化学性能的影响作用机理将有利于进一步掌握结构设计优化技术对材料性能影响的本质规律.正如图１所示,本文从结构优化设计的作用机理入手,针对富锂锰基正极材料所面临的突出问题,分类探讨结构优化设计如何提高富锂锰基正极材料电化学性能.以便归纳总结出结构优化设计的作用规律,为进一步发挥结构设计的优势提供参考.图１㊀结构优化设计改善富锂锰基材料电化学性能示意图F i g １S c h e m a t i c d i a g r a mo f t h e s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o nd e s i g n e n h a n c i n g t h e e l e c t r o c h e m i c a l pe rf o r m a n c e s o f L i Ｇr i c hm a n ga n e s e Ｇb a s e dc a t h od em a te r i a l ７００３０邱家欣等:富锂锰基正极材料结构优化设计与电化学性能研究进展∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５０９０７０５６,５１６０２２６６);四川省重点研发计划资助项目(２０１７G Z ０１０９);四川省科技支撑资助项目(２０１６G Z ０２７３,２０１６G Z ０２７５);四川省学术与技术带头人培养基金和四川省成都市科技惠民工程基金资助项目(２０１４ＧHM ０１Ｇ０００７３ＧS F )资助项目收到初稿日期:２０１７Ｇ０７Ｇ２１收到修改稿日期:２０１７Ｇ０９Ｇ２６通讯作者:江㊀奇,E Ｇm a i l :j i a n g qi ６６＠１６３．c o m 作者简介:邱家欣㊀(１９９１－),男,四川内江人,硕士,师承江奇教授,从事新能源材料与器件研究.１㊀改善锂离子扩散图２是不同组分电极材料中内部锂离子扩散路径示意图[２５].由图２可知,一次颗粒紧密堆积,导致电解液难以直接进入颗粒之间的间隙,中心颗粒的锂离子扩散必须穿过其它颗粒.对于纯相的层状结构材料来说(图２(a)),其仅具有二维锂离子通道,相邻颗粒之间的扩散最有可能沿图２(a)中的折线方向进行.而在层状/尖晶石复合结构中(图２(b)),由于尖晶石结构具有三维通道,可大大缩短锂离子的扩散距离.因此在结构设计中,促进电解液与电解质接触,增加锂离子扩散通道,缩短锂离子扩散距离,是改善锂离子扩散的有效手段.图２㊀不同组分电极材料中锂离子扩散路径示意图[２５]F i g２S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o nf o r p a t ho fL iＧi o nd i f f u s i o n sw i t h i nt h ee l e c t r o d e m a t e r i a l sw i t hd i f f e r e n tc o m p oＧn e n t s[２５]㊀㊀具有较大比表面积的多孔结构材料能明显促进电解液与电极的接触,提高材料的锂离子扩散系数. J i a n g等[１９]通过引入聚乙烯吡咯烷酮作为助燃剂的凝胶燃烧法制得的样品显示出多孔结构,颗粒之间有着明显界线,大量的孔洞均匀地分布在相互连接的小颗粒之间,类似于海绵的特殊结构.其孔洞的平均直径约为２．７n m,属于介孔.结果表明,在电流密度为２００m A/g的高倍率下,其放电比容量仍有２１０m A h/g.电解液充满在介孔中,得益于电解液在材料中的渗透及与材料的接触,锂离子的扩散更加容易.Z h a n g 等[２６]采用水热法与高温固相煅烧法相结合,制备出微米棒状多孔材料.材料在２和５C倍率下,最初几次循环的容量保持率接近１００％.此外,L i[２７]和B a i 等[２８]采用共沉淀联合冷冻干燥方法,利用冰升华消失,保留纳米粒子之间相对位置,在热处理过程获得多孔结构,以促进锂离子快速脱嵌.尖晶石结构能提供三维锂离子扩散通道,因此将尖晶石结构复合到富锂锰基正极材料上能显著提高锂离子迁移速率.D e n g等[２２]采用热溶剂法制备了层状/尖晶石复合结构材料,尖晶石相伴随着层状相产生整体异质结构,尖晶石结构提供的３D锂离子扩散通道大大降低了原始层状材料的首次不可逆容量,初始库仑效率为１０１％,并在５和１０C倍率下的分别获得２３４和２０６m A h/g的放电比容量.L u o等[２５]采用热溶剂法,通过调节煅烧温度来引入尖晶石成分,使构成颗粒的结构部分从２D变为３D通道.在放电电流密度为１２００m A/g时,仍有１８５．１m A h/g的放电比容量.表征结果显示,引入尖晶石成分后,其锂离子扩散系数由４．９ˑ１０－１３c m２/s上升到２．５ˑ１０－１２c m２/s,提高了一个数量级.Y i n等[２９]通过改进的P e c h i n i法也合成层状/尖晶石复合材料,其倍率性能也显著提高.由于锂离子必须从内部(甚至核心)迁移一定距离到达晶粒表面,因此减少晶粒堆积,提供无阻路径是缩短锂离子扩散距离最直接的方法.D a i等[３０]使用双功能模板(兼作模板剂和缓冲剂)设计了一种薄的纳米板状富锂锰基材料,板厚度约为１３n m,大大缩短了锂离子扩散距离,明显提高了放电容量和初始库仑效率(分别为３０８m A h/g和８５％).其锂离子扩散系数为１．１７ˑ１０－１０c m２/s,高于颗粒状电极的３．９７ˑ１０－１１c m２/s.K i m等[３１]通过水热法制得一维纳米线状富锂锰基材料,其直径约为３０n m,长度约为４１mm,具有优异的放电容量和倍率能力,８０个循环后,放电容量为２９４m A h/g,容量保持率为９５％,７C倍率时仍显示出２５６m A h/g的放电比容量.此外,表面晶面归属(０１０)晶面的纳米片状结构[３２]㊁静电纺丝技术制备的管状结构[３３]等,也都能有效地缩短锂离子扩散路径,显著提升电化学性能.可见多孔结构可以促进电解液渗入到相邻的电极材料颗粒间,增加反应活性位点;层状/尖晶石复合结构能发挥二者组分协同作用,增加的锂离子扩散通道可有效降低S E I膜电阻和电荷转移电阻;而减少晶粒堆积,缩短扩散路径是改善锂离子扩散最直接,也是效８００３０２０１８年第３期(４９)卷果最明显的措施.２㊀稳定材料结构图３是富锂锰基正极材料中层状结构向尖晶石结构转变示意图[４１].L i ２M n O ３组分在高电压下的活化,伴随着锂脱出和氧释放,导致材料结构的不稳定性[３４].在循环过程中过渡金属离子从主体层(T M 位点)迁移到中间层(L i 位点),诱导原始层状结构不可逆地向尖晶石结构转变,带来严重的容量及电压衰减[３５Ｇ３６].通过结构优化设计,发挥不同元素的协同作用,构筑更加稳定的几何结构,提高锂脱嵌过程中晶格膨胀效应的承载能力,是稳定材料结构,缓解容量及电压衰减,抑制不可逆相变的主要方法.图３㊀层状结构向尖晶石结构转变示意图[４１]F i g ３S c h e m a t i c d i a g r a mo f t h e l a y e r e d Ｇt o Ｇs pi n e l t r a n s f o r m a t i o n [４１]㊀㊀N i 元素能提供高的能量密度[３７],C o 元素可增加电子导电性并减少阳离子混排[３８],而M n 元素具有优良的热稳定性[３９].基于不同元素不同的反应特征,因此具有浓度梯度功能的富锂锰基材料可以平衡混合系统中各元素的优点.Y a n g 等[４０]设计制备了一种全浓度梯度的球形富锂锰基材料,各金属元素呈非均匀分布,从颗粒中心到外层,M n 浓度逐渐增加,C o 浓度逐渐降低,N i 浓度由内到外保持不变.在２．０~４．６V 条件下,经过２００次循环后其容量保持率为９３．８％,而常规材料只有６６．３％,在５C 倍率下循环次１００后,其容量保持率为９３．８％,远高于常规材料的４７．６％.２００次循环后,材料仍保持过渡金属组成的浓度梯度.L i 等[２１]报道的核壳材料中,内核与外壳具有不同的成分组成.电化学测试结果表明,其富N i 的核心有助于提供较高的可逆容量及库伦效率(分别为２７８m A h /g 和８４．２％),而富M n 的外壳有效缓解与电解液的副反应,４０次循环后仍有９８％的容量保持,同时容量微分结果显示出非常稳定的平均放电电位.常规方法制备的富锂锰基正极材料容易在循环过程中发生结构崩塌,加速容量衰减.由纳米颗粒组装成的具有特殊几何框架构型的二次颗粒,赋予材料更高的结构稳定性.如图４(a )所示,L i 等[４１]采用尿素为螯合剂㊁聚乙烯吡咯烷酮为形貌诱导剂的水热法成功制备出了结构为梭型的富锂锰基材料,在０．１C 倍率下循环１００周,容量保持率高达９４％,而在５C 高倍率下放电比容量也达到１６６．８m A h /g .其优异性能归因于三角形框架组成的梭形形状能有效防止二次颗粒粉碎,减少固/液界面接触.F u 等[４２]报道了一种新型花状结构富锂锰基材料,如图４(b )所示.其二次颗粒为纳米板互连形成类似金字塔的椎体,并最终构成精细花状结构.材料表现出优异的倍率能力(１０C 下为１６２．６m A h /g)和循环稳定性(０．５C 循环１００次后为２３７．６m A h /g ,１０C 循环２００次后为１５３．８m A h /g ),坚固的椎体框架结构可以最大限度减少材料结构在反复充放电循环中的崩溃,抑制不可逆相变的发生.图４㊀特殊几何构型二次颗粒的扫描电镜图[４１Ｇ４２]F i g ４S E Mi m a g e s o f s e c o n d a r yp a r t i c l e sw i t hs p e c i a l g e o m e t r i c c o n f i gu r a t i o n [４１Ｇ４２]㊀㊀网络结构和中空结构不仅可以提供电子和锂离子的快速传输通道,也为锂离子脱嵌过程中产生的晶格扭曲提供物理缓冲层的保护.J i a n g 等[４３]以KI T Ｇ６为硬模板,合成了具有孔道网络结构的富锂锰基材料,以１５~１５００m A /g 的电流密度进行倍率性能测试,当电流密度回到１５m A /g ,容量恢复率为９９．２％,１００次充放电循环之后,比容量仍有２７５．６m A h /g ,容量保持率高达９３．９％.这种网络孔道结构在适应充放电过程连９００３０邱家欣等:富锂锰基正极材料结构优化设计与电化学性能研究进展续的结构变化时提供了更大的弹性,表现出优异的结构稳定性.L i u等[４４]采用简单的模板辅助法制备出一维中空微棒状结构富锂锰基材料.２C倍率下循环２００次后,仍能保持１７０m A h/g的放电比容量,容量保持率为８９．６％.表征结果显示,其层状结构保持良好,没有观察到明显的尖晶石特征峰,表明尖晶石相变得到有效抑制.可见核壳结构材料优异的电化学性能归因于内核中的N i元素作为主要电化学活性物质提供容量,而壳层中M n以稳定的＋４价存在,从而缓解了电解液对材料内部的侵蚀,显著改善循环性能;几何框架结构赋予材料优异的结构坚固性,而网络结构和中空结构使得材料拥有足够的空间来缓冲循环过程中的体积变化,二者均能有效缓解循环过程中颗粒的粉碎和结构的坍塌,从而抑制不可逆相变.３㊀缓解M n离子溶解已有研究证明充放电过程中金属离子,特别是锰离子的溶解将显著影响富锂锰基正极材料的电化学性能[４５Ｇ４６].M n溶解的机理可以解释如下M n３＋ңM n４＋＋M n２＋㊀㊀在上述反应过程中,部分M n离子将保持在＋２,这部分M n容易溶解于电解液中,这不仅导致反应活性物质的不可逆损失,还将引起材料表面结构的劣化. J i a n g等[４７]将超声波引入共沉淀法,制备出大晶粒尺寸富锂锰基材料,其一次颗粒为宽度３００n m,长度１~３μm的微米级晶粒,明显区别于对比的微纳米结构.电化学测试结果表明,大晶粒尺寸材料在０．１C倍率下１００次循环后,仍有２７２m A h/g的高放电容量和８８．３％的容量保持率,而在１C倍率下循环１００次,容量几乎没有衰减.表征结果显示,１００次循环后,大晶粒尺寸材料的一次颗粒仍保留着微米级结构,而对比材料变成了尺寸更小的细碎纳米晶粒.进一步测试M n的溶解量发现,大晶粒尺寸材料溶液中的M n浓度为２１９m g/L,远低于对比材料的７２５m g/L,直接证明大晶粒结构有利于克服M n元素的溶解,保持高稳定性和高容量.作者得出结论:尽管纳米尺度的一次颗粒有利于锂离子的快速扩散,但其较大的表面积也能加速电解液副反应的发生,从而加速M n离子的溶解[４７].因此,通过结构优化设计制备晶粒尺寸恰当的富锂锰基材料,对于材料性能的提升具有积极的意义.不仅可以利用尺寸效应提高材料导电性能,还可控制较大比表面积所带来的副反应,降低M n离子的溶解.４㊀结㊀语尽管富锂锰基正极材料展现了良好的应用前景,但对于大规模应用,尚需克服三大显著缺陷:锂离子扩散不佳,结构变化引起的不可逆相变和高电压下金属M n离子溶解.通过上述分析,结构设计优化技术的确可以有效降低这些因素对富锂锰基正极材料电化学性能的影响.实际上,某类结构改性起到的作用一般都不是单一的,只是不同类型结构作用的重点不同,例如梭形框架结构也能减少M n的溶解;而中空结构同样有利于增加与电解液接触,改善锂离子扩散等.因此,大多数结构设计的作用机理是三大因素相互交叉共同作用,进而提升富锂锰基正极材料性能.另外,将结构设计改性与其他改性手段复合使用,发挥其协同作用,有助于材料性能的进一步提高.参考文献:[１]㊀S c r o s a t i B,G a r c h e J．L i t h i u mb a t t e r i e s:s t a t u s,p r o s p e c t sa n d f u t u r e[J]．J o u r n a l o fP o w e rS o u r c e s,２０１０,１９５(９):２４１９Ｇ２４３０．[２]㊀F e r g u s JW．R e c e n t d e 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e r S o u r c e s,２０１３,２２１:１０８Ｇ１１３．[６]㊀K a n g SH,T h a c k e r a y M M．S t a b i l i z a t i o n o f x L i２M n O３ (１－x)L i MO２e l e c t r o d e s u r f a c e s(M＝M n,N i,C o)w i t hm i l d l y a c i d i c,f l u o r i n a t e d s o l u t i o n s[J]．J o u r n a lo ft h eE l e c t r o c h e m i c a l S o c i e t y,２００８,１５５(４):A２６９ＧA２７５．[７]㊀J o h n s o nCS,L iN,L e f i e f C,e t a l．S y n t h e s i s,c h a r a c t e rＧi z a t i o na n de l e c t r o c h e m i s t r y o f l i t h i u mb a t t e r y e l e c t r o d e s:x L i２M n O３ (１－x)L i M n０．３３３N i０．３３３C o０．３３３O２(０ɤxɤ０．７) [J]．C h e m i s t r y o fM a t e r i a l s,２００８,２０(１９):６０９５Ｇ６１０６．[８]㊀L i uB,Z h a n g Z,W a nJ,e t a l．I m p r o v e de l e c t r o c h e m i c a l p r o p e r t i e s o fY F３Ｇc o a t e dL i１．２M n０．５４N i０．１３C o０．１３O２a s c a t hＧo d e f o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．I o n i c s,２０１７,２３(６):１３６５Ｇ１３７４．[９]㊀G u oS,Y u H,L i uP,e ta l．S u r f a c ec o a t i n g o f l i t h i u mＧm a n g a n e s eＧr i c hl a y e r e d o x i d e s w i t h d e l a m i n a t e d M n O２n a n o s h e e t s a sc a t h o d e m a t e r i a l sf o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．J o u r n a l o f M a t e r i a l sC h e m i s t r y A,２０１４,２(１２):４４２２Ｇ４４２８．[１０]㊀W a n g Q Y,L i uJ,M u r u g a nA V,e t a l．H i g hc a p a c i t yd o u b l eＧl a ye r s u rf a c em o d i f i e dL i[L i０．２M n０．５４N i０．１３C o０．１３]O２c a t h o d ew i t h i m p r o v e dr a t ec a p a b i l i t y[J]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sC h e m i s t r y,２００９,１９(２８):４９６５Ｇ４９７２．[１１]㊀M aQ,L iR,Z h e n g R,e t a l．I m p r o v i n g r a t ec a p a b i l i t y０１０３０２０１８年第３期(４９)卷a n dd e c e l e r a t i n g v o l t a g ed e c a y o fL iＧr i c hl a y e r e do x i d ec a t h ode sv i as e l e n i u m d o p i n g t os t a b i l i z eo x y g e n[J]．J o u r n a l o fP o w e r S o u r c e s,２０１６,３３１:１１２Ｇ１２１．[１２]㊀S o n g JH,K a p y l o uA,C h o iH S,e t a l．S u p p r e s s i o no fi r r e v e r s i b l e c a p a c i t y l o s s i nL iＧr i c h l a y e r e d o x i d e b y f l u oＧr i n e d o p i n g[J]．J o u r n a lo fP o w e rS o u r c e s,２０１６,３１３:６５Ｇ７２．[１３]㊀K i mS M,J i nBS,L e eS M,e t a l．E f f e c t so f t h e f l u oＧr i n eＧs u b s t i t u t i o na n da c i d t r e a t m e n t o n t h e e l e c t r o c h e m iＧc a l p e r f o r m a n c e s o f０．３L i２M n O３ ０．７L i M n０．６０N i０．２５C o０．１５O２c a t h o d em a t e r i a l f o rL iＧi o nb a t t e r y[J]．E l e c t r oＧc h i m i c aA c t a,２０１５,１７１:３５Ｇ４１．[１４]㊀Y u e P e n g．R e s e a r c h p r o g r e s s o f L iＧe x c e s s M nＧb a s e dc a t h od em a te r i a l sf o r l i t h i u mi o nb a t t e r i e s[J]．S h a n d o n gC h e m i c a l I n d u s t r y,２０１６,４５(１８):３５Ｇ３７．岳㊀鹏．锂离子电池用富锂锰基正极材料的研究进展[J]．山东化工,２０１６,４５(１８):３５Ｇ３７．[１５]㊀Z h a n g X,C h e n g F,Y a n g J,e t a l．L i N i０．５M n１．５O４p o rＧo u sn a n o r o d sa sh i g hＧr a t ea n d l o n gＧl i f ec a t h o d e s f o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．N a n o l e t t e r s,２０１３,１３(６):２８２２Ｇ２８２５．[１６]㊀S h iS,W a n g T,C a o M,e ta l．R a p i d s e l fＧa s s e m b l y s p h e r i c a lL i１．２M n０．５６N i０．１６C o０．０８O２w i t hi m p r o v e d p e rＧf o r m a n c e sb y m i c r o w a v eh y d r o t h e r m a lm e t h o da sc a t hＧo d e f o r l i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．A C S A p p l i e d M a t e r i a l s&I n t e r f a c e s,２０１６,８(１８):１１４７６Ｇ１１４８７．[１７]㊀D a i D,W a n g B,L iB,e t a l．L iＧr i c hl a y e r e dL i１．２M n０．５４N i０．１３C o０．１３O２d e r i v e df r o m t r a n s i t i o n m e t a lc a r b o n a t ew i t ha m i c r oＧn a n os t r u c t u r ea sac a t h o d e m a t e r i a lf o rh i g hＧp e r f o r m a n c eL iＧi o n b a t t e r i e s[J]．R S C A d v a n c e s,２０１６,６(９９):９６７１４Ｇ９６７２０．[１８]㊀Z h e n g Z h u o,W uZ h e nG u o,X i a n g W e i,e t a l．P r e p a r aＧt i o na n de l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c eo f p o r o u s m i c r oＧn a n o s t r u c t u r e l a y e r e dL iＧr i c h０．６L i２M n O３ ０．４L i N i０．５M n０．５O２c a t h o d ef o rL i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．C h i n e s eJ o u r n a l o f I n o r g a n i cC h e m i s t r y,２０１７,３３(３):４７９Ｇ４８６．郑㊀卓,吴振国,向㊀伟,等．多孔微纳结构富锂正极材料０．６L i２M n O３ ０．４L i N i０．５M n０．５O２的制备及其电化学性能[J]．无机化学学报,２０１７,３３(３):４７９Ｇ４８６．[１９]㊀Y a n g J,C h e n g F,Z h a n g X,e t a l．P o r o u s０．２L i２M n O３ ０．８L i N i０．５M n０．５O２n a n o r o d sa sc a t h o d e m a t e r i a l sf o rl i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sC h e m i s t r yA,２０１４,２(６):１６３６Ｇ１６４０．[２０]㊀L i J,C a m a r d e s eJ,S h u n m u g a s u n d a r a m R,e ta l．S y nＧt h e s i s a n dc h a r a c t e r i z a t i o no f t h e l i t h i u mＧr i c hc o r eＧs h e l lc a t h ode s w i t hl o w i r r e v e r s i b l ec a p a c i t y a n d m i t i g a t e dv o l t a g e f a d e[J]．C h e m i s t r y o fM a t e r i a l s,２０１５,２７(９):３３６６Ｇ３３７７．[２１]㊀S u nY K,M y u n g S T,P a r k B C,e ta l．H i g hＧe n e r g yc a t h od em a te r i a lf o r l o n gＧl i f ea n ds a f el i t h i u m b a t t e r i e s[J]．N a t u r eM a t e r i a l s,２００９,８(４):３２０Ｇ３２４．[２２]㊀D e n g YP,F uF,W uZG,e t a l．L a y e r e d/s p i n e l h e t e r oＧs t r u c t u r e d L iＧr i c h m a t e r i a l ss y n t h e s i z e d b y ao n eＧs t e ps o l v o t h e r m a l s t r a t e g y w i t h e n h a n c e d e l e c t r o c h e m i c a lp e r f o r m a n c e f o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sC h e m i s t r y A,２０１６,４(１):２５７Ｇ２６３．[２３]㊀W a n g D,B e l h a r o u a k I,Z h o uG,e t a l．N a n o a r c h i t e c t u r e m u l t iＧs t r u c t u r a l c a t h o d em a t e r i a l s f o r h i g h c a p a c i t y l i t h iＧu mb a t t e r i e s[J]．A d v a n c e dF u n c t i o n a lM a t e r i a l s,２０１３,２３(８):１０７０Ｇ１０７５．[２４]㊀Y uX,L y uY,G uL,e t a l．U n d e r s t a n d i n g t h e r a t e c a p aＧb i l i t y o fh i g hＧe n e r g yＧd e n s i t y L iＧr ic hl a y e r ed L i１．２N i０．１５C o０．１M n０．５５O２c a t h o d e m a t e r i a l s[J]．A d v a n c e d E n e r g yM a t e r i a l s,２０１４,４(５):１３００９５０(１Ｇ１１)．[２５]㊀L u oD,L iG,F uC,e t a l．A n e ws p i n eＧl a y e r e dL iＧr i c h m i c r o s p h e r ea sah i g hＧr a t ec a t h o d e m a t e r i a lf o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．A d v a nc e dE n e r g y M a t e r i a l s,２０１４,４(１１):１４０００６２(１Ｇ９)．[２６]㊀Z h a n g L,W uB,L i N,e t a l．R o dＧl i k e h i e r a r c h i c a l n a n o/ m i c r oL i１．２N i０．２M n０．６O２a s h i g h p e r f o r m a n c e c a t h o d em aＧt e r i a l sf o rl i t h i u mＧi o n b a t t e r i e s[J]．J o u r n a lo f P o w e rS o u r c e s,２０１３,２４０:６４４Ｇ６５２．[２７]㊀L iY,W uC,B a i Y,e t a l．H i e r a r c h i c a lm e s o p o r o u s l i t hＧi u mＧr i c hL i[L i０．２N i０．２M n０．６]O２c a t h o d em a t e r i a l s y n t h eＧs i z e dv i a i c e t e m p l a t i n g f o rL i t h i u mＧi o nb a t t e r y[J]．A C SA p p l i e d M a t e r i a l s&I n t e r f a c e s,２０１６,８(２９):１８８３２Ｇ１８８４０．[２８]㊀B a iY,L iY,W uC,e t a l．L i t h i u mＧr i c hn a n o s c a l eL i１．２M n０．５４N i０．１３C o０．１３O２c a t h o d em a t e r i a l p r e p a r e db y c oＧp r eＧc i p i t a t i o nc o m b i n e df r e e z ed r y i n g(C PＧF D)f o r l i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．E n e r g y T e c h n o l o g y,２０１５,３(８):８４３Ｇ８５０．[２９]㊀Y i nZ W,W uZG,D e n g YP,e t a l．As y n e r g i s t i c e f f e c ti nac o m p o s i t ec a t h o d ec o n s i s t i n g o fs p i n e la n dl a y e r e ds t r u c t u r e st oi n c r e a s et h ee l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c ef o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．T h e J o u r n a l o fP h y s i c a lC h e m i sＧt r y C,２０１６,１２０(４５):２５６４７Ｇ２５６５６．[３０]㊀D a i D,L iB,T a n g H,e ta l．S i m u l t a n e o u s l y i m p r o v e dc a p a c i t y a nd i n i t i a l c o u l o m b i cef f i c i e n c y o fL iＧr i c hc a t hＧo d eL i[L i０．２M n０．５４C o０．１３N i０．１３]O２b y e n l a r g i n g c r y s t a l c e l lf r o m a n a n o p l a t e p r e c u r s o r[J]．J o u r n a l o f P o w e rS o u r c e s,２０１６,３０７:６６５Ｇ６７２．[３１]㊀K i m M G,J o M,H o n g YS,e t a l．T e m p l a t eＧf r e es y nＧt h e s i s o fL i[N i０．２５L i０．１５M n０．６]O２n a n o w i r e s f o rh i g h p e rＧf o r m a n c e l i t h i u mb a t t e r y c a t h o d e[J]．C h e m i c a lC o mm uＧn i c a t i o n s,２００９,１５(２):２１８Ｇ２２０．[３２]㊀T i a n J,S uY,W uF,e t a l．H i g hＧr a t e a n d c y c l i n gＧs t a b l e n i c k e lＧr i c h c a t h o d em a t e r i a l sw i t h e n h a n c e dL i＋d i f f u s i o np a t h w a y[J]．A C Sa p p l i e dm a t e r i a l s&i n t e r f a c e s,２０１５,８(１):５８２Ｇ５８７．[３３]㊀L iY o n g l i a n g,M aD i n g t a o,Z h a n g P e i x i n．E l e c t r o s p i nＧn i n gp r e p a r a t i o n a n d p e r f o r m a n c e o f l i t h i u mr i c hm a n g aＧn e s eＧb a s e dl i t h i u m i o n b a t t e r y c a t h o d e m a t e r i a l[J]．S h e n z h e nU n i v e r s i t y J o u r n a l,２０１７,３４(２):１３２Ｇ１３７．李永亮,马定涛,张培新．静电纺丝制备富锂锰基锂电正极材料及其性能[J]．深圳大学学报,２０１７,３４(２):１３２Ｇ１３７．[３４]㊀L u oK,R o b e r t sM R,H a oR,e t a l．C h a r g eＧc o m p e n s aＧt i o ni n３dＧt r a n s i t i o nＧm e t a lＧo x i d ei n t e r c a l a t i o n c a t h o d e s１１０３０邱家欣等:富锂锰基正极材料结构优化设计与电化学性能研究进展t h r o u g h t h e g e n e r a t i o n o f l o c a l i z e d e l e c t r o nh o l e s o n o x yＧg e n[J]．N a t u r e c h e m i s t r y,２０１６,８(７):６８４Ｇ６９１．[３５]㊀T a k a h a s h i I,F u k u d aK,K a w a g u c h iT,e t a l．Q u a n t i t aＧt i v ea n a l y s i so f t r a n s i t i o nＧm e t a lm i g r a t i o ni n d u c e de l e cＧt r o c h e m i c a l l y i nl i t h i u mＧr i c hl a y e r e do x i d ec a t h o d ea n di t s c o n t r i b u t i o nt o p r o p e r t i e sa th i g ha n dl o wt e m p e r aＧt u r e s[J]．T h eJ o u r n a lo fP h y s i c a lC h e m i s t r y C,２０１６,１２０(４８):２７１０９Ｇ２７１１６．[３６]㊀Z h e n g J,X uP,G u M,e t a l．S t r u c t u r a l a n d c h e m i c a l eＧv o l u t i o no fL iＧa n d M nＧr i c h l a y e r e dc a t h o d em a t e r i a l[J]．C h e m i s t r y o fM a t e r i a l s,２０１５,２７(４):１３８１Ｇ１３９０．[３７]㊀S h i JL,Z h a n g JN,H eM,e t a l．M i t i g a t i n g v o l t a g e d eＧc a y o fL iＧr i c hc a t h od em a te r i a l v i a i n c r e a s i n g N i c o n t e n tf o r l i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．A C S A p p l i e d M a t e r i a l s&I n t e r f a c e s,２０１６,８(３１):２０１３８Ｇ２０１４６．[３８]㊀L e eE S,M a n t h i r a m A．S m a r td e s i g no fl i t h i u mＧr i c h l a y e r e do x i d e c a t h o d e c o m p o s i t i o n sw i t h s u p p r e s s e d v o l tＧa g e d e c a y[J]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sC h e m i s t r y A,２０１４,２(１１):３９３２Ｇ３９３９．[３９]㊀K u m a rN a y a kP,G r i n b l a t J,L e v iE,e t a l．R e m a r k a b l yi m p r o v e de l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e o f L iＧa n dM nＧr i c hc a t h ode su p o n s u b s t i t u t i o no fM nw i t hN i[J]．A C SA pＧp l i e d M a t e r i a l s&I n t e r f a c e s,２０１６,９(５):４３０９Ｇ４３１９．[４０]㊀Y a n g X,W a n g D,Y u R,e ta l．S u p p r e s s e dc a p a c i t y/ v o l t a g e f a d i n g o f h i g hＧc a p a c i t y l i t h i u mＧr i c h l a y e r e dm a t eＧr i a l s v i at h ed e s i g no fh e t e r o g e n e o u sd i s t r i b u t i o ni nt h ec o m p o s i t i o n[J]．J o u r n a l o f M a t e r i a l s C h e m i s t r y A,２０１４,２(１１):３８９９Ｇ３９１１．[４１]㊀L iY,B a iY,W uC,e t a l．T h r e eＧd i m e n s i o n a l f u s i f o r mh i e r a r c h i c a lm i c r o/n a n o L i１．２N i０．２M n０．６O２w i t ha p r eＧf e r r e do r i e n t a t i o n(１１０)p l a n ea sah ig he n e r g y c a th o d em a t e r i a l f o r l i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．J o u r n a l o fM a t e r iＧa l sC h e m i s t r y A,２０１６,４(１６):５９４２Ｇ５９５１．[４２]㊀F uF,T a n g J,Y a oY,e t a l．H o l l o w p o r o u s h i e r a r c h i c a lＧs t r u c t u r e d０．５L i２M n O３Ｇ０．５L i M n０．４C o０．３N i０．３O２a s ah i g hＧp e r f o r m a n c ec a t h o d e m a t e r i a lf o rl i t h i u mＧi o n b a tＧt e r i e s[J]．A C SA p p l i e d M a t e r i a l s&I n t e r f a c e s,２０１６,８(３９):２５６５４Ｇ２５６５９．[４３]㊀J i a n g Y,Y a n g Z,L u o W,e t a l．F a c i l e s y n t h e s i so fm eＧs o p o r o u s０．４L i２M n O３ ０．６L i N i２/３M n１/３O２f o a m sw i t hs u p e r i o r p e r f o r m a n c e f o r l i t h i u mＧi o nb a t t e r i e s[J]．J o u rＧn a lo f M a t e r i a l s C h e m i s t r y,２０１２,２２(３０):１４９６４Ｇ１４９６９．[４４]㊀L i uL,L uC,X i a n g M,e t a l．T e m p l a t eＧa s s i s t e d s y n t h eＧs i so fa o n eＧd i m e n s i o n a lh i e r a r c h i c a l L i１．２M n０．５４N i０．１３C o０．１３O２m i c r o r o dc a t h o d e m a t e r i a l f o r l i t h i u mＧi o nb a tＧt e r i e s[J]．C h e m E l e c t r oC h e m,２０１７,４(２):３３２Ｇ３３９．[４５]㊀H a t a n o M．H o r i eH,O h s a w aY,e t a l．C y c l i c d e t e r i o r aＧt i o na n d i t s i m p r o v e m e n t f o rL iＧr i c h l a y e r e d c a t h o d em aＧt e r i a l L i[N i０．１７L i０．２C o０．０７M n０．５６]O２[J]．J o u r n a l o fP o w e rS o u r c e s,２０１０,１９５(２):５６７Ｇ５７３．[４６]㊀P a r kJ,S e o JH,P l e t tG,e t a l．N u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f t h e e f f e c t o f t h ed i s s o l u t i o no fL i M n２O４p a r t i c l e so nL iＧi o nb a t t e r yp e r f o r m a n c e[J]．E l e c t r o c h e m i c a la n dS o l i dＧS t a t eL e t t e r s,２０１１,１４(２):A１４ＧA１８．[４７]㊀J i a n g X,W a n g Z,R o o n e y D,e t a l．Ad e s i g n s t r a t e g y o f l a r g e g r a i nl i t h i u mＧr i c hl a y e r e d o x i d e sf o rl i t h i u mＧi o nb a t t e r i e sc a t h od e[J]．E le c t r o c h i m i c a A c t a,２０１５,１６０:１３１Ｇ１３８．R e s e a r c h p r o g r e s s o f t h e s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o nd e s i g na n d e l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e s o n t h eL iＧr i c hm a n g a n e s eＧb a s e d c a t h o d em a t e r i a l sQ I UJ i a x i n,J I A N G Q i,L IH u a n,L I U Q i n g q i n g,D U A NZ h i h o n g,L U X i a o y i n g(K e y L a b o r a t o r y o fA d v a n c e dT e c h n o l o g i e s o fM a t e r i a l s(M i n i s t r y o fE d u c a t i o no fC h i n a),S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,S c h o o l o fE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g,S o u t h w e s t J i a o t o n g U n i v e r s i t y,C h e n g d u６１００３１,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t os o l v e t h e p r o b l e m so f l o wi n i t i a l c o u l o m be f f i c i e n c y,p o o r l i t h i u mi o nd i f f u s i o na n df a s t v o l t a g e a t t e n u a t i o no n t h eL iＧr i c hm a n g a n e s eＧb a s e d c a t h o d em a t e r i a l,a c a t h o d em a t e r i a l f o r l i t h i u mＧi o nb a t t e rＧi e s,o p t i m i z i n g m a t e r i a l s t r u c t u r e(s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o n d e s i g n)w a s d e v e l o p e d t o e n h a n c e t h e e l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e s o f t h i sm a t e r i a l．U n t i l n o w,m a n y s u p e r i o rs t r u c t u r a l d e s i g n sw e r e i n t r o d u c e da n d p r o v e d g o o d e f f e c t s,s u c ha sm i c r o/n a n oＧm e t e r s t r u c t u r e,m e s o p o r o u s s t r u c t u r e a n d s o o n．I n t h i s p a p e r,t h eL iＧr i c hm a n g aＧn e s eＧb a s e d c a t h o d em a t e r i a l sw e r ec l a s s i f i e db y t h ew o r k i n g m e c h a n i s m o f s t r u c t u r a ld e s i g no nt h e i re l e c t r oＧc h e m i c a l p e r f o r m a n c e s．A n d t h ew o r k i n g m e c h a n i s mo f h o wd i d t h e s t r u c t u r a l d e s i g n c h a n g e t h e l i t h i u mi o n d i fＧf u s i o n,m a t e r i a l s t r u c t u r e s t a b i l i t y,m a t e r i a l i r r e v e r s i b l e p h a s e c h a n g e a n dM n i o nd i s s o l u t i o nw e r e d i s c u s s e d i n d e t a i l．A t t h e s a m e t i m e,t h e f u r t h e r r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n a n d t r e n d a b o u t s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o n d e s i g nw e r e p u t f o r w a r d．K e y w o r d s:L iＧr i c h m a n g a n e s eＧb a s e dc a t h o d em a t e r i a l;e l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e s;s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o nd eＧs i g n;r e s e a r c h p r o g r e s s２１０３０２０１８年第３期(４９)卷。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。