题目：锂离子电池纳米正极材料Li-Mn-O的制备与表征

作为锂离子电池正极材料，锰酸锂（Li-Mn-O）系列材料具有环境友好、低成本等优点，极具发展前景。最近的研究表明，锰酸锂材料的容量与材料的微观结构有关，如材料颗粒的形状、粒径分布、比表面积等，具有特殊微观结构的纳米锰酸锂材料引起了广泛的关注。文中采用水热法、高温固相法等不同合成方法制备了Li4Mn5O12、MnO2、LiMn2O4等几种亚微米、纳米材料，并通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、电化学测试等研究手段，研究了制备样品的微观结构、形貌特征以及电化学性能。本文通过水热法和高温固相合成结合的方法合成了Li4Mn5O12一维正极材料。首先通过水热法合成了一维MnOOH材料，之后采用高温固相合成，以一维MnOOH材料、LiOH•H2O作为原料，通过自模板法合成了Li4Mn5O12一维材料，并通过热处理提高了材料的结晶度。通过电化学性能测试发现，制备的Li4Mn5O12具有良好的循环稳定性以及倍率性能：C/5倍率下电池首次循环放电容量是132mAh•g-1，到第50次循环时放电容量保持率是88%，倍率为C/2、1C时，电池首次循环放电容量分别是111 mAh•g-1、88 mAh•g-1, 到第100次循环时放电容量保持率分别是92%、99%。通过恒温水浴法、水热法、界面法以及常温的仿“反向沉淀”法合成了不同形貌、不同晶型的MnO2样品，包括α-MnO2纳米棒、γ-MnO2纳米片自组装微米球、γ-MnO2纳米片、γ-MnO2纳米棒自组装微米球。对其中部分MnO2材料进行了电化学性能测试，其中，α-MnO2纳米棒材料电池（C/5）首次放电容量是179mAh•g-1，25次循环后容量保持率是58%；γ-MnO2纳米片自组装微米球材料电池（C/5）首次循环放电容量是69mAh•g-1，30次循环后容量保持率是87%；并且对不同的测试结果进行了分析。通过水热法，以之前制备的α-MnO2纳米棒作为锰源、LiOH•H2O作为锂源、葡萄糖作为还原剂合成了LiMn2O4材料，实验研究了不同反应温度、反应时间、LiOH•H2O含量等参数对合成结果的影响，研究发现，LiOH•H2O是所有实验参数中比较关键的影响因素；对合成的具有代表性的两种不同形貌的LiMn2O4材料进行了电化学性能测试，其中，LiMn2O4纳米棒材料电池（C/5）首次循环放电容量是46mAh•g-1，24次循环后容量保持率是83%；LiMn2O4亚微米方状颗粒材料电池（C/5）首次循环放电容量是82mAh•g-1，50次后容量保持率是77%；分析了不同样品之间电化学性能之间的差别，以及导致这种差别的原因。本文为制备锰酸锂系正极材料提供了一些简便的制备方法，对锰酸锂正极材料的研究与应用有重要意义。