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电化学(中英文) ›› 1999, Vol. 5 ›› Issue (3): 276-280. 

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锂离子电池锂锰氧化物高压嵌锂材料的结构和电化学性能研究

刘德尧,尤金跨,储炜,杨勇,林祖赓   

  1. 厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室!厦门大学物理化学研究所化学系厦门361005,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室!厦门大学物理化学研究所化学系厦门361005,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室!厦门大学物理化学研究所化学系厦门361005,厦门大学固体表面物理
  • 收稿日期:1999-08-28 修回日期:1999-08-28 出版日期:1999-08-28 发布日期:1999-08-28

Structural and Electrochemical Studies on Lithium Manganese Oxide Containing Li + Prepared by Hydrothermal Method for Lithium Ion Batteries

Liu Deyao You Jinkua Chu Wei Yang Yong Lin Zugeng *   

  1. (State Key Lab. for Phys. Chem. of Solid Surf., Inst. of Phys. Chem., Dept. of Chem., Xiamen Univ., Xiamen, 361005
  • Received:1999-08-28 Revised:1999-08-28 Published:1999-08-28 Online:1999-08-28

摘要: 利 用 X R D、 I C P、 T G A 、 D T A 及 恒 流 充 放 电 等 方 法 研 究 分 析 了 一 种 特 殊 天 然 结 构 Mn O2( N M D) 材料的结 构、组成 以及电 化学嵌锂 特性. X R D 分析 表明,该样 品材料 是由钠水 锰矿以及水羟 锰矿复 合结构组 成的 Mn O2 纳米 纤 维. 充放 电 循环 结果 显 示,其 前 期循 环容 量 可高 达 150m Ah/ g 左 右,但性 能尚不够 稳定. 本文采 用一种 水热法高 压嵌锂处 理,可将 N M D 样品 转变为 具有3 ×3 大隧道结 构的钡 镁锰矿( Todorokite) 型锂 锰氧 化 物,既 增 强了 Li + 嵌 入 隧道 或 层间 结 构 的循环稳定 性. 并 显著提 高锂锰氧 化物电 极材料性 能的 稳定 性,以 充放 电电 流密 度 为0 .8 m A/c m 2 ,经过180 次 循环后 其比容量 仍具有 110 m Ah/ g . 该类 大隧道结 构锂锰 氧化物可 作为一 种3 V 的锂离子电极 材料.

关键词: 锂离子电池, 锂锰氧化物, 钡镁锰矿, 钠水锰矿, 水羟锰矿

Abstract: In this paper, Todorokite manganese oxides containing Li + with large tunnel structure(sample M5) have been synthesized by hydrothermal methods from natural manganese oxide nano fiber (sample M4). The structure and composition of the samples were characterized and analyzed by XRD, ICP, TGA and DTA. Its electrochemical behavior as a cathode materials for rechargeable lithium ion insertion were studied by galvanostatic charge/discharge measurements. XRD results show that the sample M4 is mainly composed of Birnessite and Vernadite structure. Although the sample M4 shows a high initial capacity of approximately 150 mAh/g, its performances decrease gradually over 30 cycles. It is found that the materials have highly reversible charge/discharge cycling performances after being converted into Todorokite lithium manganese oxide(sample M5). This sample exhibit a single reduction step centered at Ca. 2.8 V and its discharge capacity maintains about 110 mAh/g after 180 cycles at current density of 0.8 mA/cm 2. The novel lithium manganese oxide with a large tunnel structure can be used as 3V cathode material of lithium ion batteries.

Key words: Lithium ion batteries, Lithium manganese oxides, Todorokite, Birnessite

中图分类号: