锰酸锂的性质
LiMn2O4具有尖晶石结构，属于Fd3m空间群，结构如图1所示。32个氧原子（O）呈面心立方密堆积，16个锰原子（Mn）交替位于氧原子密堆积的八面体空隙位置，8个锂原子（Li）占据四面体位置。Mn2O4骨架构成一个利于锂离子扩散的四面体与八面体共面的三维网络，尽管LiMn2O4晶体中Mn与O以较强的共价键构成Mn2O4立体网,但是Li+完全离子化,故锂离子(Li+)可以直接嵌入由氧原子构成的四面体间隙位,故其结构可表示为Li8a[Mn2]16dO4,即锂(Li)占据四面体(8a)位置,锰(Mn)占据八面体(16d)位置,氧(O)占据面心立方(32e)位。Li+可沿8a→16c→8a通道自由地“嵌入和脱嵌”。
图1 LiMn2O4的结构单元示意图
锰酸锂锂离子电池充电时，正极中的锂离子从晶格中脱嵌，经过电解质到达负极表面并嵌入到石墨层间。放电时，过程正好相反。在充、放电过程中，锂离子往返于正、负极之间，故也称为“摇椅式”电池。LiMn2O4 的电极反应为：
     充电：      LiMn2O4     Li1-xMn2O4+xLi++xe
     放电：      Li1-xMn2O4+xLi++xe    LiMn2O4
充电时，Li+从 8a位置脱出，Mn3+/Mn4+比变小，最后变成 λ-MnO2，只留下［Mn2］16dO2 稳定的尖晶石骨架。放电时，在静电力的作用下嵌入的 Li+应首先进入势能低的8a, 空位。发生如下转变： []8a[Mn4+2]16d[O2-4]32e+Li++e       [Li+]8a[Mn4+Mn3+]16d[O2-4]32e
锰酸锂二次锂电池的工作原理示意图为:
图2 LiMn2O4的工作原理示意图
    锰酸锂样品的X衍射数据
d	4.7640	2.4870	2.3810	2.0621	1.8921   	1.5874	1.4581	1.3941		I/I0	100	38  	10	33	7	10	16  	7		理想尖晶石型LiMn2O4的晶胞常数为0.8239nm
理想尖晶石型LiMn2O4衍射图：
图3  LiMn2O4衍射图

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