LiFe0.1Mn1.9O4is expected as a cathode material for the rechargeable lithium-ion batteries. LiMn2O4has been received attention because this has advantages such as low cost and low toxicity compared with other cathode materials of LiCoO2and LiNiO2. However, LiMn2O4has some problems such as small capacity and no long life. LiMn2O4is phase transformation at around human life temperature. One of the methods to overcome this problem is to stabilize the spinel structure by substituting Mn site ion in LiMn2O4with transition metals (Al, Mg, Ti, Ni, Fe, etc.). LiFe0.1Mn1.9O4spinel was synthesized from Li2CO3, Fe2O3and MnO22 powder. The purpose of this study is to report the optimal condition of Fe doped LiFe0.1Mn1.9O4. Li2CO3, Fe2O3, and MnO2mixture powder was heated up to 1173 K by TG-DTA. Li2CO3was thermal decomposed, and CO2gas evolved, and formed Li2O at about 800 K. LiFe0.1Mn1.9O4was synthesized from a consecutive reaction Li2O, Fe2O3and MnO2at 723 ~ 1023 K. Active energy is calculated to 178 kJmol−1at 723 ~ 1023 K. The X-ray powder diffraction pattern of the LiFe0.1Mn1.9O4heated mixture powder at 1023 K for 32 h in air flow was observed.
LiFe0.1Mn1.9O4jest obiecującym materiałem katodowym do zastosowania w bateriach litowo-jonowych z możliwością wielokrotnego ładowania. LiMn2O4cieszy się dużym zainteresowaniem z powodu niskiego kosztu otrzymywania oraz niskiej toksyczności w porównaniu z innymi materiałami katodowymi typu LiCoO2and LiNiO2czy LiNiO2. Jednak LiMn2O4posiada również wady: niską pojemność i krótką żywotność. Dodatkowo, przemiana fazowa LiMn2O4zachodzi w temperaturze pokojowej. Jedną z metod rozwiązania tego problemu jest stabilizacja struktury spinelu poprzez podstawienie jonu Mn w sieci LiMn2O4metalami przejściowymi (Al, Mg, Ti, Ni, Fe, itp.). Spinel LiFe0.1Mn1.9O4syntezowano z proszków Li2CO3, Fe2O3i MnO22. Celem badań było znalezienie optymalnych warunków syntezy spinelu LiFe0.1Mn1.9O4domieszkowanego Fe. Mieszaninę proszków Li2CO3, Fe2O3i MnO2poddano analizie TG-DTA. W temperaturze 800 K Li2CO3uległ rozkładowi termicznemu, w wyniku czego powstało CO2i Li2O. LiFe0.1Mn1.9O4zsyntezowano w wyniku reakcji następczej pomiędzy Li2O, Fe2O3i MnO2w temperaturze 723 ~ 1023 K. Energię aktywacji oszacowano na 178 kJmol−1w zakresie temperatur 723 ~ 1023 K. Przeprowadzono także analizę XRD proszku LiFe0.1Mn1.9O4wygrzewanego w 1023 K przez 32 godz. w warunkach przepływu powietrza.