Page 152 - 《精细化工》2023年第3期

第 40 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.40, No.3
20 23 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2023

电子化学品
Mn O 微观结构对固相合成类单晶锰酸锂的影响
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尹金佩 ，王 洋 ，朱林剑 ，刘泽萍 ，范广新 1,2*
（1. 河南理工大学 材料科学与工程学院，河南 焦作 454003；2. 焦作伴侣纳米材料工程有限公司，
河南 焦作 454000）

摘要：探究了 Mn 3 O 4 的微观结构对高温固相法制备类单晶锰酸锂（LiMn 2 O 4 ）的影响。结果表明，前驱体对 LiMn 2 O 4
的结构和形貌有决定性的影响。粒度小、比表面积大的类球形 Mn 3 O 4 更易制得类单晶锰酸锂，其颗粒团聚致密、
+
表面光滑，且晶胞参数小、能量密度大、Li 浓度高。类单晶锰酸锂的综合电化学性能和热稳定性远高于非类单
晶材料，在 0.2 C 倍率下首次放电比容量和库仑效率分别高达 112.50 mA·h/g、96.5%，8 C 倍率下放电比容量仍
有 102.11 mA·h/g，200 次循环后容量保持率为 90.1%。类单晶锰酸锂优异的性能归因于其具有稳定的晶体结构
+
和外露表面、较高的 Li 浓度，在电化学反应中结构稳定、锂离子迁移速率快、电极极化和电荷转移阻抗小。
关键词：前驱体；类单晶锰酸锂；锂离子浓度；微观结构；热稳定性；电子化学品
中图分类号：TQ152；TM911 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 03-0608-06

Effect of Mn 3O 4 microstructure on solid-phase synthesis of

mono-like lithium manganate

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YIN Jinpei , WANG Yang , ZHU Linjian , LIU Zeping , FAN Guangxin 1,2*
（1. School of Materials Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, Henan, China; 2.
Jiaozuo Companion Nano Materials Engineering Co., Ltd., Jiaozuo 454000, Henan, China）
Abstract: The influence of Mn 3O 4 microstructure on the synthesis of mono-like lithium
manganate(LiMn 2O 4) by high temperature solid state reaction was investigated, and the results showed that
the precursors had a great influence on the structure and morphology of LiMn 2O 4. The spheroid Mn 3O 4 with
small particle size and large specific surface area was more likely to produce mono-like lithium manganate,
which had dense particle agglomeration, smooth surface, small cell parameters, high density and Li-ion
concentration. The mono-like lithium manganate exhibited first discharge specific capacity of 112.50
mA·h/g and coulomb efficiency at 0.2 C rate of 96.5%, with the discharge specific capacity remained as
high as 102.11 mA·h/g at 8 C rate and the capacity retention of 90.1% even after 200 recycles, indicating
much higher comprehensive electrochemical performance and thermal stability in comparison to non-like
single crystal material. The excellent performance of mono-like lithium manganate was attributed to its
more stable crystal structure, larger exposed surface, and higher Li-ion concentration. Moreover, the
mono-like lithium manganate displayed stable structure, fast lithium ion migration rate, small electrode
polarization and charge transfer impedance during the electrochemical reaction process.
Key words: precursors; mono-like lithium manganate; Li-ion concentration; microstructure; thermal
stability; electronic chemicals

随着便携式电子设备、电动工具和动力汽车等 作为正极材料的尖晶石锰酸锂（LiMn 2 O 4 ）由于高比
领域的快速发展，锂离子电池的应用越来越普遍。 能量、安全性好、环境友好及成本低等优点得到广

收稿日期：2022-08-20; 定用日期：2022-10-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220775
基金项目：国家自然科学基金重点项目（U1804135，51671080）；河南省科技创新人才计划（194200510019）
作者简介：尹金佩（1998—），女，硕士生，E-mail：18339183103@163.com。联系人：范广新（1981—），男，副教授，E-mail：
fangx@hpu.edu.cn。