锂离子电池电极材料LiMn_2O_4的研究进展

　　锂离子电池以其体积小、重量轻、比能量大等优点越来越受到重视，是目前研究和应用发展最快的可充电电池之一。锂离子电池又是新型的二次绿色能源，用LiCo2作为正极材料的锂离子电池，它的价格较贵对环境有污染且在充电时易出现安全问题，所以各国学者都在进行研究开发能够取代Li-Co2的物质做为锂离子电池的正极材料。用LiMm4做为正极材料，具有良好的前景，因为其具有三维隧道结构，较好的嵌入脱出性能且价格低廉，对环境污染小和充电安全等优点，所以将是未来作为高容量锂离子电池正极的主要候选材料之一。

　　LiMm4是继Co2和LiNi2有希望成为高容量锂离子电池的正极材料之一，近来有关LiMn24的文章很多，其中主要是对合成方法的改进以及LiMn4电化学性能改进的研究，本文就目前报道的合成方法做一下简单的综述，介绍几种LiMn4的合成方法。

　　2LiMn24的制备方法21固相反应合成法和融盐浸渍法1固相法主要是将锂与锰化合物充分研磨混合，Mm3、Mn（N3）2、MnOOH，经过一定的温度、时间的焙烧就可以得到LMm4.该方法操作简单、原料易得、产物晶型较好，但反应时间长、温度高，而且温度是唯一控制因素，对反应物的控制相对比较困难。反应所得的LiMm4材料的比容量一般都不太高。22溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是制备超细金属氧化物的一种重要方法，它一般是溶液中金属离子与一些比较大的有机基团配位聚合反应，能较好的控制固体离子的形态和结构。现在已经有许多研究者用此方法制备LiMm42.BashS.报道的具体过程为室温下用LiOH和KMn4为原料，通过离子交换树脂先制备出LiMn4溶液，再用反式丁烯二酸为还原剂还原LiMn4溶液得到黑色凝胶，焙烧凝胶即可制备出UMm4粉末。也有以硝酸锂、醋酸锰、柠檬酸为原料，控制溶液的酸度，在一定温度下生成溶胶凝胶的方法制备LiMm4的报道。此方法是比较有前途的原料的选择受到限制。

　　杨文胜等对溶胶一凝胶法进行了改进，制备出LiMn24. 23Pechini法或溶胶一凝胶一酯化法合成3实际上是在溶胶一凝胶法的基础上发展起来的一种方法。以硝酸锂、醋酸锰、柠檬酸为原料，制成黏稠液之后与多元醇酯化反应，经真空干燥、氧化焙烧、球磨粉碎等过程，可以得到尖晶石型结构的LiMm4.反应易于控制，该反应温度较低，晶体生长缓慢，易于得到单相性结晶性好的超细粉体。

　　24热压合成法4赖琼钰等采用热压合成制备出LMm4用Li2C3与Mn2按比例混合研细，放入模具中，先用50MPa压力冷压几分钟，抽真空达到0.095MPa将热压温度先升到200°C时打开冷水，而后再将温度升高到350°C，压力调整到300MPa，经过一段时间反应和处理即可制备出LiMn24. 25水热合成法M 1999年刘兴泉等采用水热合成方法制备LiMm4，以LiN3和Mn2为原料，溶解在水中，在一定压力和温度（240°C）下，反应生成LiMn24晶体。

　　26共沉淀法（乳液一干燥法）此法利用反应物在室温或较低的温度下，在水溶液中形成共沉淀（或为均匀固溶体），经过滤、分离、洗涤、干燥等操作过程，得到均匀的沉淀混合物，再经850C焙烧可以得到LiMn24固体粉末。此法与固相法相比，沉淀生成得初产物颗粒细小，反应物接触面增大，成份的均一化程度更高，有利于反应速度的提高。

　　此外还有一些其它方法的报道，但也都是在上述几种方法的基础上进行适当的改进提出的，还有关于LiMm4薄膜制备的报道，本文均不作介绍。

　　3锂离子二次电池发展前景展望锂离子电池的研究是一个涉及化学物理材料，能源电子学等众多学科的交叉领域，目前该领域的进展已经引起电化学界和化学电源产业界的极大兴趣，可以预计，随着电极材料制备方法、结构测定、性能改进以及相关理论研究的不断深入，在材料化学和电化学理论指导下，从分子设计、电化学模拟、以及电极微观结构的研究为基础，寻找出制备条件容易控制、操作简单、掺杂复合易于实现的合成方法，将有力的推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将会是继镍镉，镍氢电池之后，市场发展前景非常好的一种电池材料。但是LMrn4的缺点是比容量低、循环性能差，在较高温度下容量衰减很快。因此力。