錳酸鋰電池

錳酸鋰主要是尖晶石型錳酸鋰。尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4是Hunter于1981年首次制備的具有三維鋰離子通道的陰極材料。到目前為止，它已經引起了國內外許多學者和研究人員的高度關注。作為一種電極材料，它具有價格低、電位高、環境友好和安全性高的優點，是最有希望取代鈷酸鋰LiCoO2作為新一代鋰離子電池的正極材料。

錳酸鋰是一種很有前途的鋰離子正極材料。與鈷酸鋰等傳統正極材料相比，錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優點。它是一種理想的動力電池正極材料，但其較差的循環性能和電化學穩定性極大地限制了其工業化。錳酸鋰主要包括尖晶石型錳酸鋰和層狀錳酸鋰，其中尖晶石型錳酸鋰結構穩定，易于實現工業化生產，目前市場上所有產品都是這種結構。尖晶石型錳酸鋰屬于立方系，Fd3m空間群，理論比容量為148mAh/g。由于其三維隧道結構，鋰離子可以從尖晶石晶格中可逆嵌入，而不會導致結構坍塌，因此具有優異的倍率性能和穩定性。

如今，錳酸鋰能量密度低、循環性能差的缺點得到了很大改善（萬里新能源的典型值為123mAh/g，400倍，高循環的典型值是107mAh/g。2000倍）。表面改性和摻雜可以有效地改變其電化學財產，表面改性可以有效地抑制錳的溶解和電解質的分解。在充電和放電過程中，摻雜可以有效地抑制Jahn-Teller效應。表面改性與摻雜的結合無疑可以進一步提高材料的電化學財產，相信它將成為未來尖晶石錳酸鋰改性研究的方向之一。

LiMn2O4是一種典型的離子晶體，它有兩種構型：正極和負極。XRD分析表明，正常尖晶石LiMn2O4為立方晶體，具有Fd3m對稱性，晶胞常數為a=0.8245nm，晶胞體積為V=0.5609nm3。氧離子密集地堆積在面心立方中（ABCABC……，相鄰的氧八面體在同一邊緣相互連接），鋰占據1/8氧四面體間隙（V4）的位置（鋰在Li0.5Mn2O4結構中按順序排列：鋰按順序占據1/16氧四面體間隙），并且錳占據1/2氧八面體間隙（V8）的位置。單位晶格包含56個原子：8個鋰原子、16個錳原子和32個氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石晶胞的邊長是fcc晶胞的兩倍，因此每個晶胞實際上由八個立方單位組成。這八個立方單位可以分為兩種類型：A和B。每兩個共面的立方單位屬于不同類型的結構，每兩個共平面的立方單位都屬于同一結構。每個小立方單位有四個氧離子，它們都位于從中點到頂點的體對角線的中心，即體對角線的1/4和3/4處。其結構可以簡單地描述為八個四面體8a位置被鋰離子占據，十六個八面體位置（16d）被錳離子占據，16d位置的錳被Mn3+和Mn4+以1:1的比例占據，八面體的位置16c都是空的，氧離子占據八面體位置32e。在這種結構中，MnO_6氧八面體在同一邊緣相互連接，形成連續的三維立方排列，即[M2]O4尖晶石結構網絡為鋰離子的擴散提供了三維空通道，該通道由共面四面體晶格8a、48f和八面體晶格16c形成。當鋰離子在這種結構中擴散時，它們以8a-16c-8a的順序線性擴散（四面體8a位置處的能壘低于氧八面體16c或16d位置處的能量壘），并且擴散路徑的夾角為107，這是用作二次鋰離子電池的正極材料的理論基礎。錳酸鋰主要是尖晶石型錳酸鋰。尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4是一種具有三維鋰離子c……

Hunter于1981年首次編制了NNEL。到目前為止，它已經引起了國內外許多學者和研究人員的高度關注。作為一種電極材料，它具有價格低、電位高、環境友好和安全性高的優點，是最有希望取代鈷酸鋰LiCoO2作為新一代鋰離子電池的正極材料。

錳酸鋰是一種很有前途的鋰離子正極材料。與鈷酸鋰等傳統正極材料相比，錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優點。它是一種理想的動力電池正極材料，但其較差的循環性能和電化學穩定性極大地限制了其工業化。錳酸鋰主要包括尖晶石型錳酸鋰和層狀錳酸鋰，其中尖晶石型錳酸鋰結構穩定，易于實現工業化生產，目前市場上所有產品都是這種結構。尖晶石型錳酸鋰屬于立方系，Fd3m空間群，理論比容量為148mAh/g。由于其三維隧道結構，鋰離子可以從尖晶石晶格中可逆嵌入，而不會導致結構坍塌，因此具有優異的倍率性能和穩定性。

如今，錳酸鋰能量密度低、循環性能差的缺點得到了很大改善（萬里新能源的典型值為123mAh/g，400倍，高循環的典型值是107mAh/g。2000倍）。表面改性和摻雜可以有效地改變其電化學財產，表面改性可以有效地抑制錳的溶解和電解質的分解。在充電和放電過程中，摻雜可以有效地抑制Jahn-Teller效應。表面改性與摻雜的結合無疑可以進一步提高材料的電化學財產，相信它將成為未來尖晶石錳酸鋰改性研究的方向之一。

LiMn2O4是一種典型的離子晶體，它有兩種構型：正極和負極。XRD分析表明，正常尖晶石LiMn2O4為立方晶體，具有Fd3m對稱性，晶胞常數為a=0.8245nm，晶胞體積為V=0.5609nm3。氧離子密集地堆積在面心立方中（ABCABC……，相鄰的氧八面體在同一邊緣相互連接），鋰占據1/8氧四面體間隙（V4）的位置（鋰在Li0.5Mn2O4結構中按順序排列：鋰按順序占據1/16氧四面體間隙），并且錳占據1/2氧八面體間隙（V8）的位置。單位晶格包含56個原子：8個鋰原子、16個錳原子和32個氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石晶胞的邊長是fcc晶胞的兩倍，因此每個晶胞實際上由八個立方單位組成。這八個立方單位可以分為兩種類型：A和B。每兩個共面的立方單位屬于不同類型的結構，每兩個共平面的立方單位都屬于同一結構。每個小立方單位有四個氧離子，它們都位于從中點到頂點的體對角線的中心，即體對角線的1/4和3/4處。其結構可以簡單地描述為八個四面體8a位置被鋰離子占據，十六個八面體位置（16d）被錳離子占據，16d位置的錳被Mn3+和Mn4+以1:1的比例占據，八面體的位置16c都是空的，氧離子占據八面體位置32e。在這種結構中，MnO_6氧八面體在同一邊緣相互連接，形成連續的三維立方排列，即[M2]O4尖晶石結構網絡為鋰離子的擴散提供了三維空通道，該通道由共面四面體晶格8a、48f和八面體晶格16c形成。當鋰離子在這種結構中擴散時，它們以8a-16c-8a的順序線性擴散（四面體8a位置處的能壘低于氧八面體16c或16d位置處的能量壘），并且擴散路徑的夾角為107，這是用作二次鋰離子電池的正極材料的理論基礎。

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