隨著手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等電子消費(fèi)產(chǎn)品和動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)工具、電動(dòng)助力車(chē)、發(fā)電儲(chǔ)能裝置等能源動(dòng)力產(chǎn)品逐步的登入市場(chǎng)，鋰電正極材料也不斷優(yōu)化，例如：正極材料錳酸鋰。
我國(guó)錳資源儲(chǔ)量豐富，而且錳無(wú)毒，污染小，因此層狀結(jié)構(gòu)的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4都成為了正極材料研究的熱點(diǎn)。
鋰錳氧化物主要有層狀LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4兩類(lèi)。LiMnO2屬于正交晶系，巖鹽結(jié)構(gòu)，氧原子分布為扭變四方密堆結(jié)構(gòu)，理論比容量達(dá)到286mAh/g，充放電范圍為2.5~4.3V，是一種較有開(kāi)發(fā)前景的正極材料。其缺點(diǎn)是其在循環(huán)過(guò)程中，晶型易轉(zhuǎn)變?yōu)榧饩徒Y(jié)構(gòu)，使其比容量下降。
為了彌補(bǔ)LiMnO2不足，化學(xué)家采用有摻雜和合成復(fù)合材料等方法提高其電化學(xué)性能。LiMn2O4為尖石型結(jié)構(gòu)，立方晶系，F(xiàn)d3m點(diǎn)群，其Mn2O4框架是一個(gè)四面體與八面體共面的三維結(jié)構(gòu)，鋰離子從Mn2O4框架中進(jìn)行嵌入或脫嵌時(shí)，在Li+嵌脫過(guò)程中晶體各向同性地膨脹或收縮，晶體結(jié)構(gòu)體積變化極小。
尖晶型結(jié)構(gòu)LiMn2O4可以產(chǎn)生4.0 V的高電壓平臺(tái)，理論容量為148mAh/g，與LiCoO2容量接近。尖石型結(jié)構(gòu)LiMn2O4不但可以進(jìn)行鋰的完全脫嵌，還可通過(guò)改變摻雜離子的種類(lèi)和數(shù)量及摻雜陰(陽(yáng))離子來(lái)改變電壓、容量和循環(huán)性能。
尖晶石型LiMn2O4作為鋰電池正極材料，循環(huán)過(guò)程中容量會(huì)發(fā)生緩慢衰減，影響其應(yīng)用。容量緩慢衰減主要有以下三方面原因：(1) 錳在電解液中發(fā)生溶解；(2) Jahn-Teller效應(yīng)致使結(jié)構(gòu)破壞；(3) 因?yàn)镸n4+的氧化性，高度脫鋰后的尖晶石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。目前通常采用摻雜或包覆等方法對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行改善。
