LiFePO4充/放电过程界面性能研究

采用粉末X射线衍射法(XRD)和电化学阻抗谱(EIS)来研究LiFePO4充/放电过程的结构变化和界面行为。XRD测试表明,在充/放电过程中LiFePO4/FePO4处于两相共存相互转换的状态。确定了LiFePO4的脱/嵌锂过程中的等效电路,对LiFePO4不同充放电时期试样进行电化学阻抗测试,计算出了交换电流I0和锂离子扩散DLi+。并讨论随充放电过程的进行i0和DLi+的变化规律。     

Fe对NiAl力学性能影响的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算Fe合金化(浓度x<3.0%,原子分数,下同)时完整与缺陷B2-NiAl晶体的弹性性质,并采用弹性常数C44、Cauchy压力参数(C12-C44)、杨氏模量E、剪切模量G及其与体模量B0的比值G/B0等,表征和评判Fe合金化浓度x对NiAl金属间化合物延性与硬度的影响。结果表明:无论是无缺陷的理想NiAl晶体,还是含Ni空位或Ni反位的NiAl缺陷晶体,x<0.6%的Fe合金化均可使其硬度大幅提高。Fe合金化浓度低于0.5%时,虽然完整NiAl晶体的延性变差,但含Ni空位的缺陷NiAl晶体的延性却可明显改善,并以x=0.2%～0.4%时韧化效果最好。Ni空位或Ni反位降低B2-NiAl晶体的本征延性。实验中0.20%～0.25%的Fe合金化对NiAl晶体延性的改善很可能源于Fe原子与NiAl晶体中Ni空位间的关联与协同作用。     

Ru合金化Ni/Ni3Al相界断裂功的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法计算了Ru合金化前后γ-Ni／γ＇-Ni3Al相界的电子与能态结构,并比较强化元素Ru分别占据不同亚点阵位时对相界断裂强度的影响。结果表明：Ru置换Ni／Ni3AI相界区域中的Ni或Al原子,都可明显提高Ni／Ni3Al相界的断裂强度;尤其以Ru置换γ-Ni／γ＇-Ni3Al相界界面层的Al原子时,对相界的强化效果最好。电子态密度与电子密度分布图的分析结果显示：Ru合金化对γ-Ni／γ＇-Ni3Al相界的强化可归因于Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子价键强度的增强。     

B2-RuAl点缺陷结构的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算了B2-RuAl金属间化合物的基本物性及其点缺陷结构的几何、能态与电子结构,通过对不同点缺陷结构形成热与形成能的计算与比较,分析和预测了RuAl金属间化合物中点缺陷结构的种类与存在形式.结果表明：RuAl金属间化合物的点缺陷主要是Ru空位和Al反位,在富Ru合金中主要为Ru反位,在富Al合金中则主要是Al反位.这些点缺陷主要以Ru-Ru双空位和Al-Al双反位的组态结构形式出现,并且双空位以Ru-Ru为第一近邻时其点缺陷结构最稳定,而双反位则是以Al-Al为第三近邻时稳定性最高.进一步通过对NiAl和RuAl不同点缺陷结构Cauchy压力的比较,发现点缺陷对RuAl塑性的降低程度比NiAl低,因而含有点缺陷的实际合金的室温塑性RuAl比NiAl好.     

W-Mn-P耐磨铸铁的研究

对W-Mn-P铸铁与含有铬、钼和镍、锰等元素的低合金灰铸铁以及不同含硅量的球铁作了耐磨性对比试验,认为WMn-P耐磨铸铁可用作闸瓦材料。     

葡萄糖添加量对正极材料LiFePO4电化学性能影响

采用高温固相合成工艺,以葡萄糖为碳源对锂离子电池正极材料LiFePO4进行改性研究。通过X射线衍射(XRD)分析,扫描电子显微镜(SEM)及粉末比电阻对样品的晶体结构,微观形貌及电子电导率进行表征。结果表明加入葡萄糖未改变LiFePO4的晶体结构,葡萄糖的加入改善了材料的颗粒形貌,提高了材料的电子电导率。恒电流充放电结果表明:当碳包覆量为10%时LiFePO4的电化学性能最佳,0.1 C倍率下试样的首次放电比容量为155.57 mAh/g,倍率性较好。     

预分解制度对LiFePO4电化学性能的影响

按正交试验方案采用固相反应法合成LiFePO4，考察球磨时间（A）、预分解温度（B）、预分解时间（C）、保护气体流量（D）对其电化学性能的影响。各因素的影响大小顺序为B〉D〉C〉A。得到最佳的组合：球磨时间为2h、预分解温度为350℃、预分解时间为5h、保护气体流量为1．5L／min。按最佳工艺制度合成的试样，第三循环放电容量为121．78mAh／g，充放电效率为98．56％。     

LiFePO4的Pechini法合成及电化学性能研究

采用Pechini法制备前驱体并合成LiFePO4。对LiFePO4前驱体进行热重和示差扫描量热分析(TG-DSC),采用X射线衍射(XRD)对试样的微观结构进行表征,并对试样进行电化学性能测试。结果表明:600℃合成的试样具有适中的晶胞体积、晶粒尺寸及最佳的电化学性能。采用0.1C倍率充放电,第三循环放电容量为158.55mAh/g,平台比容量及平台率分别为144.94mAh/g、91.42%,在1C倍率下充放电,其放电比容量大于130mAh/g。     

Preparation and electrochemical properties of LiFePO4/C composite with network structure for lithium ion batteries

The bare LiFePO4 and LiFePO4/C composites with network structure were prepared by solid-state reaction. The crystalline structures, morphologies and specific surface areas of the materials were investigated by X-ray diffractometry（XRD）, scanning electron microscopy（SEM） and multi-point brunauer emmett and teller（BET） method. The results show that the LiFePO4/C composite with the best network structure is obtained by adding 10% phenolic resin carbon. Its electronic conductivity increases to 2.86 × 10^-2 S/cm. It possesses the highest specific surface area of 115.65 m^2/g, which exhibits the highest discharge specific capacity of 164.33 mA.h/g at C/IO rate and 149.12 mA.h/g at 1 C rate. The discharge capacity is completely recovered when C/10 rate is applied again.     

Re与Ru合金化对Ni/Ni3Al相界电子结构影响的第一原理研究

采用第一原理赝势平面波方法研究了Re与Ru合金化前γ-Ni/γ'-Ni3Al相界的电子与能态结构.断裂功计算结果显示:Re置换γ-Ni相区中的Ni或Ru置换γ'-Ni3Al相区中的Al,均可提高Ni/Ni3Al相界的断裂强度;Re与Ru在相界区复合合金化时,当Re与Ru分别占据共格(002)γ/γ'原子层邻近(001)γ原子层上的Ni原子位与(001)γ'原子层上的Al原子位时,γ-Ni/γ'-Ni3Al相界的断裂强度可进一步提高,若其中的Ru置换γ'-Ni3Al相区内层Al,刚复合合金化Ni/Ni3Al相界的断裂强度不仅没有提高,反而比Ru单独合金化时Ni/Ni3Al相界的断裂强度还低.电子态密度与电子密度分布图的分析表明:Re与Ru合金化对γ-Ni/γ'-Ni3Al相界断裂强度的影响可归因于Re和Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子成键相互作用的改变.