富锂锰基材料Li_(1.35)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_(2+y)的合成与电化学性能研究

将化学计量比的前驱体Ni0.35Mn0.65(OH)2与Li2CO3均匀混合,采用不同高温段温度合成Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y富锂锰基正极材料。对合成的材料进行表征,结果表明:所合成的Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y正极材料为均匀的类球形,单颗粒大小均匀;XRD图谱显示材料为层状的α-Na Fe O2结构。将材料组装成CR2016扣式电池,采用蓝电测试仪以12.5 m A/g的电流密度进行充放电测试,2.0~4.8 V之间,最高初始放电比容量为198.0 m Ah/g,首次放电效率为69.7%。     

LiNi0.8Co0.2-xAlxO2正极材料的合成与电化学性能研究

以共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xAlxO2（x=0，0．03，0．05）。对合成的层状材料采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析-热重分析（DSC-TG）进行了结构、形貌和热分析，对LiNi0.8Co0.2-xAlxO2材料以0．2C倍率进行充放电测试，用循环伏安法分析充放电过程中的相变。实验结果表明，掺杂Al后材料的放电容量下降15mAh／g，但相变得到抑制，材料的稳定性和循环性能提高。     

钛和锆共掺杂对单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料形貌和电化学性能的改进

用共沉淀法和高温固相法合成了单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂(x=0.0,0.001,0.002,0.003), 研究了Ti和Zr部分取代Mn对材料结构、电化学性能和Li⁺扩散系数的影响。研究结果表明, 钛和锆共掺杂能进一步增加Li层间距、改善阳离子混合, 从而提高电池容量和倍率性能。半电池循环伏安特性测试表明, 与未掺杂材料相比, Ti和Zr共掺杂的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料具有更好的电化学性能。以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂为正极材料制作的扣式电池放电比容量、电荷转移效率和Li⁺扩散系数均随掺杂元素比例x增大而增加。在3.0～4.3 V电压范围内, LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂正极材料在x=0.002时, 半电池在1C倍率下的放电比容量达到163.2 mAh/g, 半电池经过1C倍率循环50次后, 放电容量保持率提高到93.2%, 高于未掺杂样品(92.1％)。对循环后电池进行交流阻抗测试, 结果表明, 对过渡金属的部分替代有助于结构内部锂离子扩散和降低电荷转移电阻。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2正极材料的微波合成机理及其表征

以前驱体Ni_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)(OH)_(2.035)和LiOH·H_2O为原料,采用微波法合成了LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2锂离子电池正极材料。通过XRD、SEM和充放电测试等方法对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明:在微波中以1 300 W的输出功率合成的正极材料具有最大的c/a和I(003)/I(104)值以及最小的R值,以0.2C充放电、在2.8~4.3 V之间首次放电比容量为185.2mA h/g,首次充放电效率为84%,循环30次后容量保持率为92.3%,表现出较好的电化学性能。微波对材料升温曲线影响较大,氢氧化锂的强吸波能力能够增大混合物的升温速率,缩短反应时间。     

阴极添加剂对镍锰电池性能影响的研究

掺杂钴和锌的β-Ni(OH)_2经氧化生成β-NiOOH,将其和电解二氧化锰混合作为正极活性物质,制成负极为锌粉的碱性电池,比较电池的放电性能及高温容量保持率,发现β-Ni(OH)_2改性材料的电性能有明显提高。     

溶胶-凝胶法制备LiMnPO_4正极材料

以廉价无机盐为原料、柠檬酸为碳源,采用水基溶胶-凝胶法合成了LiMnPO_4/C正极材料。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对晶体结构和微观形貌进行了表征。结果表明得到了纯相的LiMnPO_4/C正极材料。在二段式烧结、烧结温度为650℃时得到的正极材料具有较好的电化学性能,其在室温0.05 C倍率下,首次放电容量为142.8(m A·h)/g,20次循环后放电容量为112.4(m A·h)/g。     

镉镍蓄电池的极性变异及处理

田庄矿35/6kV变电所的直流操作电源采用的是GNC20-(3)型全烧结式高倍率镉镍蓄电池，共有二组蓄电池，既可单独运行供电，亦可并联运行供电。在定期检修、极板活化时，可以保证提供不间断直流电源。每组有180只电池，每只额定电压1．2V，放电后正常电压1V左右。电解液为KOH水溶液，比重为1．19～1．21，使用寿命十年左右，工作温度为-20℃～-40℃。该电池主要用于SF6开关，少油开关的合闸电源，合闸电流最大98A，时间为0．3s。     

碳热还原—浸出法回收废旧锂电池中的镍、钴、锰

废旧锂离子电池正极材料含有大量的有价金属且市场拥有量大,目前的回收工艺具有流程长、酸消耗高、锂的直收率低等问题。利用价格低廉的工业焦粉与三元正极材料混合加热可以实现粘结剂和正极材料的有效分离,同时将正极材料还原回收。通过碳热还原将废旧锂离子电池正极材料中的锂转化为可溶性碳酸盐,首先利用水浸过程分离出锂,接下来采用硫酸浸出工艺对废旧锂离子电池正极材料中的镍、钴、锰三种元素进行浸出,研究了碳热还原条件和水浸条件对锂浸出的影响,最后将水浸渣进行硫酸浸出分离镍、钴、锰。结果表明,在碳热还原温度650℃、还原时间100min、水浸温度25℃、水浸液固比(mL/g)12、搅拌速度100r/min、水浸时间120min时,锂的浸出率达到最大,为91.61%;在硫酸浓度2.0mol/L、搅拌转速为200r/min、液固比(mL/g)为9、浸出温度75℃、浸出时间90min时,可以获得一个较优的镍、钴、锰浸出率,此条件下的镍、钴、锰浸出率分别为95.83%、96.22%、98.02%。碳热还原—水浸—硫酸浸出工艺是一种较为高效的回收三元废旧锂离子电池中有价金属的工艺。     

LiNi0.8Co0.2O2正极的电性能

以LiNi0.8Co0.2O2为活性物质,炭黑为导电剂,聚偏氟乙烯为粘结剂,采用溶液浇铸法制备锂离子电池正极,研究聚偏氟乙烯含量对锂离子电池正极电性能的影响.结果表明,当正极材料中粘结剂聚偏氟乙烯含量为4%时,所制备的正极片的电性能最佳,首次放电容量为190mA·h·g-1,首次充放电效率达到91%,循环性能良好,进一步组装的18650电池经50次循环后容量为1832mA·h,是首次放电容量的97.8%.     

毒砂和黄铁矿颗粒的表面化学组成

本文在矿物结晶化学理论分析的基础上,借助于Auger电子能谱测试结果,研究了毒砂与黄铁矿颗粒的表面化学组成,以确定毒砂与黄铁矿的表面特征,寻求它们之间分离困难的根本原因。首次提出毒砂颗粒存在两种表面,即[FeS]和[AsS]。其中[FeS]和黄铁矿表面[FeS_2]类似。这一结果是分析一切有关毒砂表面现象的基础。     

煤系硫铁矿的加热特征及其应用研究

通过X-射线衍射和差热分析，探讨了硫铁矿在300~400 ℃的加热特性.通过大量的对比实验，发现用加热到300~400 ℃的硫铁矿来处理含六价铬废水的效果比天然煤系硫铁矿高两倍.煤系硫铁矿与还原铁粉混合（配比为100∶〖KG-*2〗10）加热，加热温度为200 ℃，加热时间为10 min 条件下，用来处理含镍废水具有较好的效果.可见，煤系硫铁矿在不同加热方式和温度下，具有不同的用途.     

矿浆电解的选择性

本文从热力学上分析矿浆电解的选择性。计算在矿浆电解条件下阳极反应与阴极反应的电极电位，其排序与标准电极电位不同，黄铁矿电位高，因而难浸出。在与电位比定 矿物共生时，由于原电池反应，能促进这些硫化物的氧化，而黄铁矿自身的氧化受到抑制。从热力学的角度看，ＰｂＳ、Ｂｉ２Ｓ３、ＳｎＳ、ＺｎＳ，Ｎｉ２Ｓ３等的矿浆电解的均较容易，黄铜矿较难。矿聚电解过程有显著的除铁功能。     

铜绿山Ⅵ矿体古代冰钢渣的熔炼过程

本文根据地质文献和考古发掘资料以及冰铜冶炼机理，特别是其含氧化亚铁量比其它遗址的炉渣高１０％的事实，认定铜绿山ⅩⅠ矿体古代炉渣所冶炼的品位为６５％的冰铜是该矿体上层氧化带下部的含黄铁矿较高的铜硫矿石直接入炉的熔炼产物，所使用的冶炼方法属于“硫化矿－冰铜－铜”原则工艺．     

高硫煤层自然发火防治技术综述

为解决高硫煤层自然发火频发问题,分析了井下多元硫化物产生原因以及对煤自然发火的影响,结合硫化物燃点和煤氧化升温进程,划分了含硫煤自燃的3个阶段,确定了不同硫化物煤层自燃综合防治技术。结果表明:高硫煤自燃主要是由硫化物自燃引起的,可靠的预测预报应以硫化物的燃点为基准;含FeS2煤层防灭火要尽量控制周围环境的干燥度或压注以石灰石、水玻璃为主料的阻化剂;含FeS煤层防灭火要及时回收金属制品,并加强井上、井下联合堵漏;含H2S煤层采用"稀释、喷、注"的方法。研究结果对高硫煤层防灭火具有重要指导意义。     

黄铁矿在酸性体系下的电化学研究

在酸性体系下运用循环伏安、稳态极化扫描、Tafel曲线和交流阻抗等多种电化学方法对黄铁矿电极的电化学氧化机理及电化学腐蚀动力学进行了研究。结果表明：黄铁矿在氧化电位较低时首先被氧化成FeS,覆盖于电极表面,使电极表面发生钝化,随着电位的继续升高,黄铁矿氧化形成Fe²⁺;不同pH、不同温度下的Tafel曲线研究表明,降低体系的pH值和升高体系温度均有利于提高腐蚀电流密度,即有利于黄铁矿的氧化;不同电位下电极表面所处的控制过程也不相同,测定结果与循环伏安曲线的研究结果相吻合。     

铜离子对闪锌矿、黄铁矿浮选的选择性活化机理研究

本文对铜离子活化闪锌矿(ZnS)和黄铁矿(FeS2)的表面化学、溶液化学以及两种矿物的浮选分离进行了综合评述,分析讨论了铜离子浓度、活化时间、pH值、表面电荷、表面氧化程度、矿浆电位等主要因素对闪锌矿和黄铁矿活化浮选的影响.为生产实践中闪锌矿、黄铁矿的绿色、高效浮选分离提供一定的理论及技术支撑.     

锂离子电池失控机理模拟研究

锂离子电池由于存在热失控风险，安全性不能得到保障，在实际应用中仍存在局限。因此，了解热失控触发后电池的温度场变化规律，分析影响温度变化的因素是很有必要的。本文使用 ANSYS FLUENT 对锂离子电池进行模拟，建立了单体锂离子电池三维瞬态生热模型，通过模拟发电端不稳定导致的不同充放电波动功率输入下电池的温度场变化来研究电池内部热扩散规律；模拟锂离子电池局部内短路触发热失控后的温度场变化来分析热扩散规律。结果表明，锂离子电池的温度和壁面热流密度随输入电流的波动而波动。锂离子电池局部内短路触发后，热失控沿着电极纵向扩展的速率大于沿径向向外扩散的速率，增加对流换热系数能有效降低电池温度升温速率和幅度，降低电池触发热失控的可能性。研究热扩散规律对于实际应用中预测热失控，提高安全性，改善电池冷却工艺等提供了研究依据。     

氮气气氛下FeS对二水石膏热分解特性的影响

采用TG-DSC方法分析FeS做还原剂时化学纯石膏的热分解特性,并利用Coats-Redfern模型计算还原剂掺量不同时石膏分解的活化能值。为防止还原剂被氧化选择氮气作为载气流。结果表明,焦炭与石膏摩尔比从1∶2增加到2∶1时,石膏分解所需的活化能从327kJ/mol降低到210kJ/mol,起始温度从1350℃降到956℃;FeS与石膏的摩尔比从1∶22增加到3∶22时,石膏分解所需的活化能值从327kJ/mol降低到214 kJ/mol,起始分解温度从1350℃降低到998℃,同时生成的产物Fe2O3对石膏的分解有促进作用。     

机械合金化LaNi5-26wt%Mg合金的结构及性能研究

采用X -射线衍射仪 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、差热分析仪 (DTA)及电池性能测试仪等研究了机械合金化及热处理等工艺因素对LaNi5 2 6wt%Mg合金的组织形貌、热稳定性及电化学贮氢性能等的影响。结果表明 :经 2 80r/min机械合金化 2 5 0h后 ,样品由镧、镁、镍等非晶和MgNi2 纳米晶(3 1nm)组成 ,颗粒形状为规则的球形或近球形 ,粒径为 0 0 6～ 12 6μm ,其中约有 95 %的颗粒的粒径为0 5～ 2 0 μm。该样品经首次充放电活化时即达到其最大的放电容量 (4 2 0mAh/g) ,具有较好的室温电化学活化特性。经 763K保温 3 5d ,样品由热稳定性较好的具有纳米尺度 (2 4 1nm)的Mg2 NiLa、Mg2 Ni、MgNi2 三相组成。