无钴富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的表面改性及电化学性能研究

无钴富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂因高比容量、低成本等优点备受关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题,限制了其进一步发展。为解决此问题,采用柠檬酸溶液表面处理结合再重新煅烧方法,通过在其表面包覆一层尖晶石相,对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂开展了表面改性研究,并对改性前后样品进行物理表征和电化学测试分析。结果表明,改性前后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正极材料,形貌基本一致,均为尺寸100—400 nm的不规则颗粒,改性后的粉末颗粒边缘略有不平整。使用柠檬酸溶液表面处理后,Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料形成了內部为层状相、表面为尖晶石相的结构。尖晶石相的存在不仅为锂离子扩散提供了三维离子扩散通道、提高倍率性能,还可充当正极材料表面与电解液间的保护层,提高首次库伦效率,改善循环性能。改性后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的首次库伦效率为92. 4%,可逆比容量为292 mAh?g^-1, 与改性前相比分别提高了13.8%和22 mAh?g^-1,并且在不同倍率下的可逆比容量和长循环容量保持率均有明显提升,表明其具有更好的倍率性能和更优的循环稳定性能。本研究提出了一种无钴富锂锰基正极材料表面改性方法,该改性方法操作简单、效果明显,可应用于不同组分的富锂正极材料,为富锂锰基正极材料的进一步发展提供了新的思路 。     

多金属氧酸盐功能化金属有机框架材料的制备、吸附催化性能及在锂硫电池中的应用

锂硫电池因优异的理论比容量（1 675 mAh?g^-1）和能量密度（ 2 600 Wh?kg^-1）,以及活性物质硫储量丰富、环境友好和低成本等优点,有望成为下一代储能电池。然而,在锂硫电池充放电过程中,可溶性多硫化锂极易溶解于电解液,导致氧化还原反应缓慢,且在溶度差作用下扩散到负极参与副反应,从而不可逆地降低了活性材料的含量,进而使锂硫电池出现放电容量低、容量衰减较快等问题。金属有机框架材料是一类以金属或金属团簇为中心、有机配体为连接单元,在共价键的作用下自组装形成的多孔晶体材料,具有较大的比表面积、高孔隙率和高度有序的孔结构及结构可调性等优点,且可被有效人为设计功能化特性。因此,设计了一种具有孔道缺陷的多金属氧酸盐功能化金属有机框架材料（Fe-NENU-5）,用作高性能锂硫电池正极的硫载体。Fe-NENU-5的孔道缺陷,一方面可提供载硫与多硫化锂反应的空间,另一方面可使得缺陷孔道内的多金属氧酸盐能够有效吸附和催化转化多硫化锂,从而极大抑制了多硫化锂的穿梭效应,提高了活性物质的利用率。Fe-NENU-5/S正极所构建的锂硫电池在倍率性能和循环稳定性方面远优于NENU-5/S的锂硫电池,在电流密度1 C下循环500次后的放电比容量仍有617 mAh?g^-1。此外,在高载量4.7 mg·cm^-2下,锂硫电池放电容量可达3.1 mAh·cm^-2。本研究为满足日益增长的能源储能需求,解决锂硫电池放电容量差及循环寿命低的问题提供了理论依据。     

纳米晶粒硬质合金磨削加工表面质量实验研究

以乙酸盐为原料,通过一步微波法烧结制备出了镍钴锰酸锂LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料,研究了烧结温度、保温时间对材料结构形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在900℃保温4h所制备的正极材料以0.2 C倍率,2.75-4.3 V电压平台下首次放电容量为156 mAh/g,经过30圈充放电循环后,容量为141.65 mAh/g,容量保持率为94.2%;在电流密度0.5 C和1 C条件下,经过30次循环后容量保持率分别为91.2%、89.02%。     

黄铵铁矾的制备及其形貌对锂离子电池磷酸铁锂正极材料性能的影响

为探索出红土镍矿杂质Fe高附加值利用的研究,以红土镍矿的硫酸铵焙烧熟料溶出液作为研究对象,以NH4HCO3作为造矾剂制备黄铵铁矾,矾水解后获得锂离子电池正极材料LiFePO4的原料Fe2O3,Fe2O3中加入Li2CO3、磷酸二氢铵NH4H2PO4及蔗糖煅烧制备出锂离子电池正极材料LiFePO4/C。获得最佳造矾条件为:反应时间4 h、反应温度95℃、终点pH值2.5、搅拌速度400 r/min,除铁率在98.35%以上,并采用XRD、SEM和化学分析手段对黄铵铁矾进行了表征;煅烧温度750℃、煅烧时间10 h制备的片状磷酸铁锂在0.1C倍率下的首次放电比容量164.12 mAh/g,0.1C、0.5C、1C、2C、5C倍率下循环10周的容量保持率较颗粒状磷酸铁锂高,表明片状磷酸铁锂有较好的电化学性能。由红土镍矿中的铁元素合成了高附加值锂离子电池LiFePO4正极材料,为红土镍矿资源高效、综合利用提供新技术及理论支持。     

锂金属专刊 废旧动力锂离子电池中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的回收与再利用

通过碱液浸出法对废旧动力锂离子电池中的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料进行处理,在NaOH浓度为0.5 mol/L、固液比为0.1 g/mL条件下,25 ℃超声15 min,浸出率可达100 %。将浸出物料通过共沉淀法,控制陈化时间分别为16、20和24 h制备新NCM523正极材料。当陈化时间为20 h时,SEM结果表明所制备出的材料形貌呈类球型,表面最为光滑。XRD精修数据显示其锂镍混排值最低,为3.21 %。将其组装成扣式电池后,在0.1 C下首次放电比容量为153.1 mAh/g,库伦效率为83.49 %。在2.0 C下循环50圈后,放电比容量为120.4 mAh/g,容量保持率为89.9 %。     

多孔石墨烯纳米片阵列的制备与储钾性能研究

石墨烯钾离子电池（PIBs）具有原料储量丰富及与锂离子电池接近的标准电位的优势,在储能领域受到广泛关注。快速储能特性对于钾离子电池的应用具有重要意义。石墨烯具有良好的导电性及较短的离子电子扩散路径,是钾离子电池负极材料的理想选材之一。与离子插层相比,石墨烯基于吸脱附机制的储能更有利于快速充放电,且具有较长的电极寿命。不同于石墨烯的结构调控、掺杂及无序化等改性方法,制备多孔石墨烯有利于增加更多的缺陷活性位点及更大的比表面积,进而提升其基于吸脱附机制的快速储能性能。首先将少层石墨烯纳米片阵列（GNS）负载超细ZnO纳米颗粒,然后采用碳热还原法制备出多孔石墨烯纳米片阵列的电极（P-GNS）,并将其用于钾离子电池。结果表明,P-GNS可有效地提升钾离子电池的倍率性能,在较大电流密度（3 A·g^-1）下的容量达到181.6 mAh·g^-1,在电流密度1 A·g^-1下经1 000次循环后的容量保持率仍有80.6%,表现出优异的循环性能。全电池在1 A·g^-1电流密度下也表现出较好的大倍率性能,循环50次后的容量仍有87.4 mAh·g^-1。储能机理研究表明,石墨烯电极造孔可使基于吸脱附电容性储能的活性位点明显增多,进而有效地提升了电池大倍率充放电性能。另外,基于脱吸附的储钾过程不会破坏材料,有利于石墨烯维持结构的稳定,进而大幅提升了电池的循环寿命。本研究为构建石墨烯基快速储能材料,以及发展大倍率长寿命钾离子电池提供了参考。     

Zn取代对尖晶石Li2MnTi3O8负极材料微观结构及电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶结合固相烧结的方法制备了具有复杂尖晶石结构(空间群为P4332)的Li₂Mn_1-xZn_xTi₃O₈(x=0,0.1,0.5)负极材料。研究了Zn部分取代Mn对Li₂MnTi₃O₈材料微观结构及电化学性能的影响。结果显示,Zn取代之后,Li₂MnTi₃O₈材料的晶胞体积以及晶粒尺寸有明显的降低,然而颗粒大小却没有显著的变化。电化学测试结果表明,Zn取代对改善Li₂MnTi₃O₈材料电化学性能非常有利,在0.1C倍率条件下进行充放电, 50次充放电循环之后,Zn取代之后的材料放电容量为269mAh/g(Li₂Mn_0.9Zn_0.1Ti₃O₈),298mAh/g(Li₂Mn_0.5Zn_0.5Ti₃O₈),且都在第一次循环之后表现出优异的循环稳定性。在1C倍率条件下充放电36次,材料的放电容量得到了显著提高,并且在一定程度上提高了材料的循环稳定性。     

江西某低品位难选锂辉石矿选矿工艺研究

江西某低品位锂辉石矿含Li₂O1.46%,主要赋存在锂辉石和腐锂辉石矿物中,矿石性质复杂,分选难度较大。本文采用锂辉石直接浮选工艺,即以NaOH作pH调整剂,Na₂CO₃作脉石矿物分散剂,CaCl₂作活化剂,(731 油酸)作混合捕收剂浮选该锂辉石矿物。实验室小型闭路试验在原矿含Li₂O1.46%的条件下,可以获得含Li₂O5.68%、回收率76.72%的锂辉石精矿。与现场“预先脱泥-尾矿浮锂辉石”工艺相比,新工艺不仅提高了锂辉石精矿品位,而且显著提高了锂回收率。     

Nb掺杂改性LiNiO2正极材料的制备及电化学性能研究

高镍层状氧化物LiNiO₂具有高理论比容量和相对低廉价格,被认为是下一代锂离子动力电池的正极材料之一。当LiNiO₂正极材料应用于锂离子电池时,其循环稳定性无法满足要求,需经改性后才能得以应用。采用固相法合成了Nb掺杂的层状LiNi_1-xNb_xO₂（x=0.005、0.01、0.015）正极材料,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱等测试手段,分析了Nb掺杂量（摩尔百分比）对其晶体结构、微观形貌及元素分布的影响,并通过恒电流间歇滴定和交流阻抗测试研究了其电化学性能。结果表明,随着Nb元素掺杂量的提高,LiNi_1-xNb_xO₂材料的晶格晶面间距逐渐扩大,一次颗粒尺寸逐渐减小。在LiNiO₂材料中引入Nb⁵⁺离子,提高了LiNi_1-xNb_xO₂材料的锂离子扩散系数,并通过稳定晶体结构,抑制了Nb掺杂材料在充放电过程中的相变,有利于其电化学性能的提升。当Nb掺杂量为1%时,LiNi_1-xNb_xO₂材料表现出较好的倍率性能,在10 C大电流密度下的放电比容量高达134.1 mAh?g^-1;随着Nb掺杂量的增加,LiNi_1-xNb_xO₂材料循环稳定性同步提升,当Nb掺杂量为1.5%时,LiNi_1-xNb_xO₂材料经150次循环后的容量保持率为73.3%,远高于未掺杂LiNiO₂样品的36.2%。表明,Nb掺杂可改善LiNiO₂正极材料的晶体结构和电化学性能,为其在下一代锂离子动力电池的应用提供了理论依据。     

基于联吡啶共价有机框架材料纳米片的插层结构设计及其在锂硫电池中的应用

以单质硫为正极材料的锂硫电池（LSBs）,因其高的理论比容量和能量密度,在储能领域中受到广泛地关注。然而,LSBs在充放电过程中会产生可溶性多硫化物（LiPSs）,LiPSs在电极之间的穿梭效应会导致电池容量快速衰减,从而阻碍LSBs的实际应用。为了有效地抑制LiPSs在LSBs中的穿梭效应,设计合成了一种基于联吡啶共价有机框架（COFs）材料的纳米片（Tp-Bpy）,并将其用作LSBs的多功能插层。Tp-Bpy纳米片得益于联吡啶中均匀分散的氮位点的强吸附和催化活性,以及其纳米结构可提供更多活性位点等特性,能够很好地吸附LiPSs,并对LiPSs进行催化转化,从而抑制LiPSs的穿梭效应。Tp-Bpy纳米片插层在LiPSs氧化还原反应过程中具有更快的转化动力学,以及降低液固转化过程的电化学极化特性。相较于未修饰的传统聚丙烯（PP）隔膜,Tp-Bpy纳米片插层所组装的LSBs倍率性能和循环稳定性得到明显提升。实验结果表明,以Tp-Bpy纳米片插层所组装的LSBs,在0.1 C下的放电初始容量可达1 223 mAh?g^-1,在1 C下循环500次后的放电比容量仍有452 mAh?g^-1,单圈衰减率低至0.093%。Tp-Bpy纳米片插层材料已成为解决LSBs中LiPSs穿梭效应的主要研究方向之一,本研究为开发新的多功能插层提供了理论支撑。     

带式输送机张力传感器的疲劳寿命计算

介绍了应用于胶带输送机张紧力检测的传感器的疲劳分析中局部应力应变法的分析方法和步骤,同时结合ANSYS,运用局部应力应变法中的稳态法对优化设计前后的张力传感器分别分析、计算出了疲劳寿命,为优化设计对其抗疲劳性能的影响提供了客观的判断依据;对一般零部件的疲劳寿命的计算也具有参考价值.     

压力传感器轴销的疲劳寿命计算

详细介绍了疲劳分析中的局部应力应变法分析方法和步骤,同时结合ANSYS,运用局部应力应变法中的稳态法对优化设计前后的压力传感器轴销分别分析、计算出了疲劳寿命,为优化设计对其抗疲劳性能的影响提供了客观的判断依据;对一般零部件的疲劳寿命的计算也有一定的参考价值。     

Analysis of the Causes of the Sinkhole within the Mining Area of the Former Mine

Journal of Mining Science - The paper presents a case of a sinkhole located in a hard coal mine within the Upper Silesian Coal Basin in Poland and attempts to explain the causes of its formation....     

带压系数及突水系数在防治水中的应用

介绍了在邯郸矿区长期带压开采和矿井防治水工作中的实践经验,论述了"带压系数"、"突水系数"在防治水工作中的重要概念.     

浅析倒堆开采在团结沟东露天采场残采中的应用(增刊)

团结沟采矿场露天开采至今已40年,现处于露天残采尾期,优化采剥生产工艺,最大限度地利用好现有资源很有必要。文章从东露天采场残采现状、倒堆开采方案及开采技术安全要求、效益预测等方面进行了简析。在目前矿山资源枯竭的情况下,倒堆开采实施后可延长服务年限3年。本文可为类似矿山提供参考。     

渣浆泵的后护板安装方法改进

经过对各类泵的安装方法的研究,改进了泵后护板安装方法。改进后的安装方法,避免了后护板悬空、碰撞、吊钩滑落、丝孔对不正的等诸多问题,减低了安装过程中的安全隐患,可操作性强,减低了劳动强度,加快了检修效率。     

断层影响下底板应力分布和破坏分析

采用FLAC5.02D数值模拟软件模拟了煤层开采过程中断层对底板应力峰值与塑性区变化的影响。对不同断层倾角,断层刚度和底板水压下底板应力峰值和塑性区变化进行了分析,同时根据现场实测,对有无断层条件下破坏深度进行对比。断层倾角越小,底板应力峰值越高,底板破坏区范围越大;断层倾角越大,底板破坏区范围越小,最终发展为“X”型。断层刚度的增加,没有对底板塑性区产生明显的影响,只是从断层带一侧改善了底板突水通道。随着底板水压的增大,塑性区范围没有明显变化,底板应力峰值的波动程度也不大。无断层存在,底板破坏深度为0~17 m;断层带的存在使底板破坏深度增大了135%。     

带式输送机滚筒压裂分析及改进

针对福建省某煤矿带式输送机滚筒使用中出现的压裂情况,根据传动原理对滚筒结构和受力进行分析,探讨滚筒压裂的原因,提出提高滚筒强度的改进方法。     

浅议相关方对建筑工程质量的影响

为提高建筑工程质量,对各相关方的特点和重要性进行了分析.