锰酸锂电池

锰酸锂主要是尖晶石型锰酸锂。尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter于1981年首次制备的具有三维锂离子通道的阴极材料。到目前为止，它已经引起了国内外许多学者和研究人员的高度关注。作为一种电极材料，它具有价格低、电位高、环境友好和安全性高的优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2作为新一代锂离子电池的正极材料。

锰酸锂是一种很有前途的锂离子正极材料。与钴酸锂等传统正极材料相比，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点。它是一种理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能和电化学稳定性极大地限制了其工业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，目前市场上所有产品都是这种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g。由于其三维隧道结构，锂离子可以从尖晶石晶格中可逆嵌入，而不会导致结构坍塌，因此具有优异的倍率性能和稳定性。

如今，锰酸锂能量密度低、循环性能差的缺点得到了很大改善（万里新能源的典型值为123mAh/g，400倍，高循环的典型值是107mAh/g。2000倍）。表面改性和掺杂可以有效地改变其电化学财产，表面改性可以有效地抑制锰的溶解和电解质的分解。在充电和放电过程中，掺杂可以有效地抑制Jahn-Teller效应。表面改性与掺杂的结合无疑可以进一步提高材料的电化学财产，相信它将成为未来尖晶石锰酸锂改性研究的方向之一。

LiMn2O4是一种典型的离子晶体，它有两种构型：正极和负极。XRD分析表明，正常尖晶石LiMn2O4为立方晶体，具有Fd3m对称性，晶胞常数为a=0.8245nm，晶胞体积为V=0.5609nm3。氧离子密集地堆积在面心立方中（ABCABC……，相邻的氧八面体在同一边缘相互连接），锂占据1/8氧四面体间隙（V4）的位置（锂在Li0.5Mn2O4结构中按顺序排列：锂按顺序占据1/16氧四面体间隙），并且锰占据1/2氧八面体间隙（V8）的位置。单位晶格包含56个原子：8个锂原子、16个锰原子和32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石晶胞的边长是fcc晶胞的两倍，因此每个晶胞实际上由八个立方单位组成。这八个立方单位可以分为两种类型：A和B。每两个共面的立方单位属于不同类型的结构，每两个共平面的立方单位都属于同一结构。每个小立方单位有四个氧离子，它们都位于从中点到顶点的体对角线的中心，即体对角线的1/4和3/4处。其结构可以简单地描述为八个四面体8a位置被锂离子占据，十六个八面体位置（16d）被锰离子占据，16d位置的锰被Mn3+和Mn4+以1:1的比例占据，八面体的位置16c都是空的，氧离子占据八面体位置32e。在这种结构中，MnO_6氧八面体在同一边缘相互连接，形成连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了三维空通道，该通道由共面四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c形成。当锂离子在这种结构中扩散时，它们以8a-16c-8a的顺序线性扩散（四面体8a位置处的能垒低于氧八面体16c或16d位置处的能量垒），并且扩散路径的夹角为107，这是用作二次锂离子电池的正极材料的理论基础。锰酸锂主要是尖晶石型锰酸锂。尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是一种具有三维锂离子c……

Hunter于1981年首次编制了NNEL。到目前为止，它已经引起了国内外许多学者和研究人员的高度关注。作为一种电极材料，它具有价格低、电位高、环境友好和安全性高的优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2作为新一代锂离子电池的正极材料。

锰酸锂是一种很有前途的锂离子正极材料。与钴酸锂等传统正极材料相比，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点。它是一种理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能和电化学稳定性极大地限制了其工业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，目前市场上所有产品都是这种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g。由于其三维隧道结构，锂离子可以从尖晶石晶格中可逆嵌入，而不会导致结构坍塌，因此具有优异的倍率性能和稳定性。

如今，锰酸锂能量密度低、循环性能差的缺点得到了很大改善（万里新能源的典型值为123mAh/g，400倍，高循环的典型值是107mAh/g。2000倍）。表面改性和掺杂可以有效地改变其电化学财产，表面改性可以有效地抑制锰的溶解和电解质的分解。在充电和放电过程中，掺杂可以有效地抑制Jahn-Teller效应。表面改性与掺杂的结合无疑可以进一步提高材料的电化学财产，相信它将成为未来尖晶石锰酸锂改性研究的方向之一。

LiMn2O4是一种典型的离子晶体，它有两种构型：正极和负极。XRD分析表明，正常尖晶石LiMn2O4为立方晶体，具有Fd3m对称性，晶胞常数为a=0.8245nm，晶胞体积为V=0.5609nm3。氧离子密集地堆积在面心立方中（ABCABC……，相邻的氧八面体在同一边缘相互连接），锂占据1/8氧四面体间隙（V4）的位置（锂在Li0.5Mn2O4结构中按顺序排列：锂按顺序占据1/16氧四面体间隙），并且锰占据1/2氧八面体间隙（V8）的位置。单位晶格包含56个原子：8个锂原子、16个锰原子和32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石晶胞的边长是fcc晶胞的两倍，因此每个晶胞实际上由八个立方单位组成。这八个立方单位可以分为两种类型：A和B。每两个共面的立方单位属于不同类型的结构，每两个共平面的立方单位都属于同一结构。每个小立方单位有四个氧离子，它们都位于从中点到顶点的体对角线的中心，即体对角线的1/4和3/4处。其结构可以简单地描述为八个四面体8a位置被锂离子占据，十六个八面体位置（16d）被锰离子占据，16d位置的锰被Mn3+和Mn4+以1:1的比例占据，八面体的位置16c都是空的，氧离子占据八面体位置32e。在这种结构中，MnO_6氧八面体在同一边缘相互连接，形成连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了三维空通道，该通道由共面四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c形成。当锂离子在这种结构中扩散时，它们以8a-16c-8a的顺序线性扩散（四面体8a位置处的能垒低于氧八面体16c或16d位置处的能量垒），并且扩散路径的夹角为107，这是用作二次锂离子电池的正极材料的理论基础。

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