| 一．作品的科学性、先进性、新颖性、实用性
本合成方法在对材料差热（TG）及热重分析（DTA）的基础上，采用两步固相合成法，即先低温焙烧，冷却后研磨压块，然后再高温合成得到LiMn2O4，此法具有一定的新颖性和科学理论性. 合成的材料经XRD和电化学性能分析，尖晶石结构完善，晶型较好，初始放电容量可达到108.96 mAh/g. 可广泛应用于便携式电子设备、移动通讯、电动汽车、航天、航空及军事设备等领域.
二．作品的应用价值和现实意义
本合成方法制备的尖晶石LiMn2O4性能已达到锂离子电池的要求，并且比现在市场上的锂离子电池正极材料LiCoO2价格低一倍以上，况且锰还有资源丰富、性能稳定、无污染等优点. 因此，本合成方法制备的尖晶石LiMn2O4对于降低锂离子电池价格，减少钴资源的短缺及实现真正的绿色高能电池具有重要的应用价值和现实意义.
三．作品说明
1. 锰酸锂的用途
锰酸锂是锂离子电池的正极材料，主要应用在以下几个方面：
(1) 便携式电子设备，如笔记本电脑、摄像机、照相机、游戏机、小型医疗设备等；
(2) 通信设备，如手机、无绳电话、卫星通讯、对讲机等；
(3) 军事设备，如导弹点火系统、大炮发射设备、潜艇、鱼雷及一些特殊的军事用途；
(4) 交通设备，如电动汽车、摩托车、自行车、小型休闲车等.
２. 锰酸锂作为锂离子电池正极材料的优点
锂离子电池与镍氢电池和镍镉电池相比具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应环境污染小的优点. 因此，自1992年商品化以来得到迅速的发展和应用，被认为是21世纪最有发展、最有前途的理想电源. 目前正极材料的研究热点主要集中在三种富锂的过渡金属氧化物LiCoO2 、LiNiO2和 LiMn2O4上，这三种正极材料的性能、金属储量和价格的比较分别见表１、表２、表３.
三种锂离子电池正极材料性能的比较
正极材料 理论比容量(mAh/g) 实际比容量(mAh/g) 工作电压(V) 热稳定性 安全装置 环保
LiCoO2 274 140 3.0~4.3 不良 必要 不良
LiNiO2 275 140 2.8~4.1 良好 必要 不良
LiMn2O4 148 100~120 3.5~4.3 良好 不要 良好
三种锂离子电池正极材料中金属储量的比较
金属元素 世界储量／万吨 产量／万吨
Co 830 3.85
Ni 9974 84.32
Mn 4800,000 2387
三种锂离子电池正极材料价格的比较
正极材料 材料中金属单耗(Kg/kWh) 金属单价(＄／Kg) 金属成本(＄/kWh)
LiCoO2 1.22 48.50 59.20
LiNiO2 1.22 6.10 7.40
LiMn2O4 1.08 3.00 3.24
从表１～３可以看出，LiMn2O4虽然比容量较低，目前作为正极材料还存在一些不足之处，但其资源丰富，价格便宜，其作为正极材料的金属成本仅为LiCoO2的1/18，且安全性好，无环境污染. 这些优点使其作为锂离子电池正极材料具有得天独厚的优势，被公认为二十一世纪最具吸引力的一种锂离子电池正极材料.
３. 锰酸锂的制备新方法
在对材料差热（TG）及热重分析（DTA）的基础上，本合成方法采用两步固相合成法，即将Li2CO3和电解MnO2按Li：Mn=1：2的比例,混合后在玛瑙球磨机上研磨6h,使其混合均匀，并达到一定粒度. 然后将研磨好的粉料压制成块放入刚玉坩埚，置于马福炉中，先在450℃下低温恒热6h，冷却后再研磨，最后在750℃的高温下恒热24 h，之后自然冷却至室温得到LiMn2O4.
从XRD图谱（图1）上可看出,利用本方法制备的LiMn2O4比传统的一步高温固相法制备的产物，衍射峰的强度增大，峰性尖锐，基线平滑，不存在杂相，说明利用本方法制备的LiMn2O4尖晶石结构完善，相组成单一，晶型较好. 将制得的尖晶石LiMn2O4装配成模拟电池，进行电化学性能测试也说明了这一点. 利用本方法制备的LiMn2O4初始放电容量可达到108.96 mAh/g,而利用传统的一步高温固相法制备的LiMn2O4才能达到90.88 mAh/g。
因此，采用两步固相合成法制备尖晶石LiMn2O4，具有其科学性、先进性、新颖性及较好的现实意义。
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