层状锰氧化合物作电池正极材料研究进展

层状锰氧化合物作电池正极材料研究进展

1层状锰氧化合物结构

层状过渡金属氧化物由共边排列的MO6八面体组成过渡金属层，碱金属离子（Na+）位于MO6八面体层间。Delmas等依据Na+在层状过渡金属层间的排列方式，对钠基层状化合物进行了分类，主要为O3型和P2型。其中，On型代表钠离子占据MO6层间八面体间隙，n指的是过渡金属离子占据不同位置的数目（由氧离子堆积方式决定），O型排列方式为ABCABC…。同理，Pn型代表钠离子占据MO6层间三棱柱位置，P型排列方式为ABBAABBA…。

2层状锰氧化合物制备方法

层状锰氧化合物的制备方法主要有熔盐法、离子交换法、水热法和溶胶——凝胶法。

熔盐法是将熔融盐作反应物或作熔剂，由于在固液态间进行反应，可以有效降低反应温度和缩短反应时间，合成出符合计量比以及结晶发育良好的材料。

Yang等制备了二氧化锰六角形棱柱晶体，并将其在N+(CH3)4溶液中剥离成单片氧化锰。

离子交换法是液相反应的一种类型，主要特点是流程简单，反应所需要的温度较低，反应时间较长，产品纯度不太高。

Armstrong等利用该方法合成了具有和LiCoO2同型结构的LiMnO2,具体合成步骤有：

先高温固态反应，将NaCO3和Mn2O3在氩气环境中以700-730oC加热18-72h合成α-NaMnO2；再离子交换，将α-NaMnO2过量的LiBr或LiCl的正己醇溶液以145-150oC加热回流6-8h，之后冷却到室温，产品过滤，先用正己醇洗涤，之后用甲醇洗涤，然后干燥，即得产物。

水热法是液相反应的又一类型，主要特点是反应温度较低，压强比较高，所制备的产物纯度较高，粒度分布比较均匀，反应时间按要求可长可短。

Rongji等将NaMnO4溶解在一定量水中，控制一定的PH，在170oC下水热反应4h，然后干燥即得层状结构Na0.35MnO2·0.7H2O。

溶胶——凝胶法是利用金属离子的水解凝聚作用，通过羟桥配聚作用或氧桥合作用形成网状结构，凝聚，然后干燥得到干凝胶，高温灼烧后得到产物的一种方法。此法合成的产物颗粒细小，反应接触面大，均一化程度高，能够很好地控制固体粒子的形态和结构，但产物的容量和性能有待提高。