熔融盐法合成高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xTixO2

利用具有低共熔组成的LiOH-LiNO3混合锂盐体系,与高密度前驱体掺杂Co的Ni(OH)2,TiO2粉末混合,经3阶段温度烧结制备出高密度Co-Ti共掺杂的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xTixO2（0≤x≤0.1）。XRD分析表明,合成的LiNi0.8Co0.2-xTixO2具有规整的层状α-NaFeO2结构。LiNi0.8Co0.2-xTixO2颗粒均匀,平均粒度为1~5 μm,随掺Ti量的增加而减小,LiNi0.8Co0.15Ti 0.05O2的振实密度达3.17 g·cm-3。电性能测试表明,在0.2 C放电倍率和3.0~4.3 V的电压范围内,LiNi0.8Co0.15Ti0.05O2首次放电比容量达169 mAh·g-1,且具有良好的循环性能和高倍率放电性能。     

含铝富锂正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的制备和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成了含铝富锂正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2,探讨了化学组分(x=0.5,0.6,0.7,摩尔分数)和煅烧温度(850,900,950℃)对材料形貌、结构和性能的影响。采用XRD、SEM和电池充放电测试仪对材料进行物理表征和电性能测试。结果表明:所制备的材料具有典型的α-NaFeO2层状结构。当x=0.6、煅烧温度为900℃时,所合成的材料具有较好的形貌和优良的电化学性能;在2.0~4.6 V、0.1C充放电条件下,0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2的首次放电比容量可达229.9 mA·h/g,且首次库仑效率为80.0%;在0.5C倍率下循环100次后,其放电比容量仍为192.7 mA·h/g,容量保持率达83.8%,显示了优良的循环性能。此外,材料显示了良好的倍率性能,在2.0C倍率下,其放电比容量仍为173.1 mA·h/g。     

加压氧化法制备LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料

以控制结晶法合成的球形Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2.05为前驱体,采用加压氧化法制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。考察氢氧化锂与前驱体物质的量之比(锂配比)、在煅烧过程中的压力、温度和时间等因素对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料结构及性能的影响。结果表明:锂配比为1.02时,在0.4 MPa氧气压力下,于700℃煅烧10 h制备的材料具有最完善的结构和最好的电化学性能;在2.8~4.3 V电压范围内,以0.2 C进行充放电,首次放电比容量达到190.1 mA.h/g,50次循环后容量保持率为90.2%,同时显示出良好的倍率性能和高温性能。     

控制结晶法合成球形正极材料LiNi0.8Co0.2O2及其电化学性能

采用控制结晶法制备锂离子电池用高密度球形正极材料LiNi0.8Co0.2O2。对前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2制备工艺进行优化,在金属盐溶液流速为8 mL/min,搅拌速率450 r/min,pH值为11.5,氨浓度20 g/L反应36 h的条件下,合成了振实密度为2.02 g/cm3的球形Ni0.8Co0.2(OH)2。并以Ni0.8Co0.2(OH)2为原料,与LiOH.H2O进行混合研磨进行高温烧结,考察烧结制度对合成材料LiNi0.8Co0.2O2电化学性能的影响。在Li/(Ni Co)配比为1.05、氧气流量为800 mL/min,750℃下烧结16 h所得材料LiNi0.8Co0.2O2电化学性能最优:在0.2 C,3.0~4.3 V的条件下,首次放电容量达到195.4 mA.h/g,循环50次后容量保持率达到89.2%。     

正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成及电化学性能

将液相共沉淀法制备的Ni0.8Co0.iMn0.1(OH)2与LiOH·H2O混合,固相烧结合成微米级的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料.XRD谱表明,合成的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料为典型的α-NaFeO2层状结构,无杂质峰;从SEM像可以看出,产物颗粒为类球形,分散性好,由一次粒子紧密堆积而成,平均粒径为3 μm;电化学测试结果表明,在2.8～4.3 V电压范围内,750℃焙烧15h合成的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料的电化学性能最优,0.1C时,其首次放电容量为186.748mA·h/g,分别高于700和800℃时的首次放电容量172.947和180.235mA·h/g.材料在0.5和2C时循环40次后,容量保持率分别为98.32％和88.72％,循环性能良好.     

Preparation and electrochemical characteristics of CO3（PO4）2-coated LiNi0.8Co0.2O2 by solid-state reaction at room temperature

LiNi0.8Co0.2O2 particles were modified by Co3（PO4）2 coating. The effects of the Co3（PO4）2 coating on the structure and electrochemical properties of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material were investigated. The Co3（PO4）2 coating forms a thin layer on the surface of the LiNi0.8Co0.2O2 material and a solid solution by interacting with the LiNi0.8Co0.2O2 core material during calcination at 700℃ for 4 h. Charge-discharge experiment results show that the Co3（PO4）2 coating improves the cycling stability of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material. The capacity retention of the pristine LiNi0.8Co0.2O2 cathode after 50 cycles is 83.6%, whereas it is 91.7% in the case of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode coated with 1 wt.% Co3（PO4）2. Storage tests of the 4.35 V charged electrode at 60℃ after a month show that the Co3（POg）2-coated sample exhibits good storage properties compared with the pristine sample.     

基于基团贡献法估算锂离子动力电池正极材料LiNixCoyMnzO2的ΔHf,298θ和ΔGf,298θ

基于基团贡献法对裡离子动力电池正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算。首先采用基团贡献法对56种固体无机化合物的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算,估算值与文献值相比,相对误差绝对值都在4%之内。基于基团贡献法首次构建了估算锂离子动力电池正极材料LiNixCOyMnzO2的△Hf,298θ和△Gf,298θ的数学模型,结合XPS实验数据分析结果,对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的Hθf,298和ΔGθf,298进行估算,对应正极材料的△Hf,298θ和△Gf,298θ估算值分别为-705.39,-703.90,-695.67,-705.17 kJ·mol^-1和-647.98,-640.04,-631.10,-642.41 kJ·mol^-1。     

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的多元掺杂改性

采用共沉淀法制备锂离子电池掺杂型层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2(M=Mg、Al、Cr)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验和交流阻抗实验对LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2正极材料的结构、形貌、电化学性能以及动力学参数进行表征。结果表明:当掺杂量x=0.05时,Mg2+、Al3+掺杂的正极材料在2.8～4.3V、0.1C下的首次放电比容量分别为139.2、151.6mA·h/g,20次循环后的容量保持率分别为98.8%和96.7%;掺杂Mg2+或Al3+均能提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的交换电流密度和锂离子扩散系数。结合实验结果和掺杂离子的离子半径和化学稳定性,解释了掺杂离子在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2晶格中的占位及其在充放电过程中的作用。     

Al2O3包覆LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4正极材料的制备及其电化学性能

以Al(NO3)3?9H2O为包覆原料,通过燃烧法制备得到LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明,Al2O3包覆没有改变LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4的尖晶石型结构,包覆层厚度约10.6nm。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料电化学性能得到了明显改善,1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为119.9 mAh?g-1和106.3 mAh?g-1,充放电循环500次后容量保持率分别为88.4%和78.2%,而未包覆的LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4在1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为121.2 mAh?g-1和104.0 mAh?g-1,500次循环后容量保持率分别为84.1%和67.6%。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3活化能为32.92 kJ?mol-1,而未包覆材料的活化能为36.24 kJ?mol-1,包覆有效降低了材料Li+扩散所需克服的能垒,提高了材料的电化学性能。     

LiNi0．85Co0．10Al0．05O2正极材料合成及表征

以LiOH·H2O,Ni2O3,Co2O3和Al(OH)3为原料,采用固相反应法合成Co-Al共掺入LiNiO2的化合物LiNi0.85Co0.10Al0.05O2,由TG-DTA,XRD,SEM,DSC和电化学测试表征材料.结果表明,该材料首次放电容量达186.2mAh/g(3.0 V～4.3 V,18 mA/g),10次循环之后,容量还有180.1 mAh/g,容量保持率为96.7%;与未掺杂的LiNiO2相比,该材料显示出良好的循环性能,且热稳定性也有所提高,是一种很有应用前景的锂离子电池正极材料.     

热处理对Co_(38)Ni_(34)Al_(28-x)Cu_x合金组织和显微硬度的影响

在Co-Ni-Al系合金的基础上用Cu部分代替Al,制备4种不同成分的合金,研究热处理对Co38Ni34Al28-xCux显微组织和显微硬度的影响。结果表明,Co38Ni34Al27.5Cu0.5合金经1350℃×2 h加热、冰水冷却至室温处理后,β基体内出现马氏体,而Co38Ni34Al27Cu1则在1350℃×2 h和1300℃×4 h处理时都出现马氏体。随铜含量的增加和铝含量的减少,合金β相晶粒变小,γ相晶粒和含量变大。Co38Ni34Al27.5Cu0.5的显微硬度随温度升高而升高,在β相晶粒内出现马氏体时,Co38Ni34Al27Cu1合金的显微硬度骤降。     

Influence of Sb addition on Martensitic and Magnetic Transformation in β+γ Two-phase Based Co-Ni-Al Shape Memory Alloy

利用OM，SEM，EDX，XRD，DSC和VSM研究了用Sb替代Al对Co41Ni32Al27合金马氏体相变和磁性的影响．结果表明Co41Ni32Al26Sb1合金仍然生成L10型马氏体，其马氏体相变温度和Curie点与淬火温度成正比关系，淬火温度每升高10K，马氏体相变温度约提高9K，而Curie点约提高7．5K．相同淬火温度下Co41Ni32Al26Sb1合金的马氏体相变温度比Co41Ni32Al27合金约高70K，而Curie点也高出15K．Co41Ni32Al26Sb1在1623K热处理时出现共晶组织，发生部分熔化现象．特别重要的是C041Ni32A12eSbl合金的马氏体相变温度范围大幅度缩小，为20-28K，只有Co41Ni32Al27合金的一半，有利于获得大磁致应变．用平均s＋d总电子浓度和平均磁价电子数分别解释了马氏体相变温度和Curie点的变化．     

Al_2O_3/(Ag_(72)Cu_(28))_(97)Ti_3/Ti-6Al-4V界面结构及性能研究

在 1.8 ks,10 73 K～ 1173 K条件下对 Al2 O3/ ( Ag72 Cu2 8) 97Ti3/ Ti- 6Al- 4 V进行了钎焊试验。通过扫描电镜、波谱、能谱、X射线衍射对界面结构进行了分析。小于 112 3 K的界面结构为 Al2 O3/ Cu2 Ti4 O/ Cu4 Ti3/ Ag- Cu共晶 +富 Ag相 + Ti固溶体 ;1173 K的界面结构为 Al2 O3/ Cu3Ti O5+ Cu Al2 O4 / Cu4 Ti3/富 Ag相。采用拉剪试验测试了接头剪切强度。在 1.8ks,112 3 K时剪切强度最高达到 189MPa,大于或小于 112 3 K接头强度呈下降趋势。     

Al_2O_3/(Ag_(72)Cu_(28))_(97)Ti_3/Ti-6Al-4V界面结构及性能研究

在1．8ks,1073K－1173K条件下对Al2O3/(Ag72Cu28)97Ti3/Ti-6Al-4V进行了钎焊试验。通过扫描电镜、波谱、能谱、X射线衍射界面结构进行了分析。小于1123K的界面结构为Al2O3/Cu2Ti4O/Cu4Ti3/Ag-Cu共晶＋富Ag相＋Ti固溶体;1173K的界面结构为Al2O3/Cu3TiO5 CuAl2O4/Cu4Ti3/富Ag相。采用拉剪试验测试了接头剪切强度。在1．8ks,1123K时剪切强度最高达到189MPa,大于或小于1123K接头强度呈下降趋势。     

IT-SOFC复合阳极材料CDC-LSCMCo的制备及性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP法)一次性合成固体氧化物燃料电池复合阳极材料Ce0.8Ca0.2O2-La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5-xCoxO3-δ(CDC-LSCMCo)。XRD、SEM和EDS分析结果表明:1350℃下烧结5h能够得到单一萤石-钙钛矿结构且粒度较小(1μm左右)的复合阳极粉体。电导率的测试研究发现,温度大于750℃时,电导率随Co含量的增加而增大。800℃时,CDC-LSCMCo0.15分别在空气与氢气气氛下的电导率分别为10.5和0.7S·cm-1。SEM和XRD分析表明:CDC-LSCMCo与La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质材料有很好的热与化学相容性,是一种应用前景良好的IT-SOFC阳极材料。     

La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3基阻抗谱型厚膜NO_2传感器的研究

以La_2O_3、SrCO_3和Co_3O_4为原料,采用高温固相反应法制备了La_0.8Sr_0.2CoO_3(LSC)粉体.采用丝网印刷涂膜法在Y_2O_3稳定的ZrO_2(YSZ) 固体电解质表面制备LSC膜层,经1400 ℃煅烧,制成厚膜型NO_2传感器.采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断面形貌.采用交流阻抗技术对NO_2敏感性能进行测试.研究了氧气浓度和LSC厚度对传感器阻抗值的影响.结果表明:LSC膜层均匀致密,且与YSZ结合良好.传感器的阻抗值随NO_2浓度的增加而迅速减小,敏感性能良好.氧气体积分数越大,LSC膜层厚度越小,传感器低频区阻抗值越大.     

Co_2O_3掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了K_0.5Na_0.5NbO_3+xCo_2O_3(0≤x≤1%)无铅压电陶瓷,使用XRD、SEM、 Agilent 4294A精密阻抗分析仪等对该体系的相组成、显微结构、压电及介电等性能进行表征.结果表明:Co_2O_3的掺入并没有改变K_0.5Na_0.5NbO_3的晶体结构,该陶瓷材料仍然为正交相钙钛矿结构;Co_2O_3的掺入使材料的晶粒尺寸明显增大,但当x=1%时,晶粒尺寸减小,说明过多的Co_2O_3有抑制晶粒长大的作用;Co_2O_3的掺入使200 ℃附近的正交→四方铁电相变温度TO-T向低温方向移动,居里温度TC向高温方向移动,同时材料的压电常数d_(33)、机电耦合系数k_p均随之先增大后减小,机械品质因数Qm整体增大,1 kHz频率下的介电常数ε_r和介电损耗tanδ降低,密度显著增大.当x=0.5%时,陶瓷性能最佳:d_(33)=103 pC/N,k_p=0.362, tanδ=1.8%,ε_r=234,Qm=182,ρ=4.29 g/cm~3.     

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2四元合金的气态储氢性能

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2(x=0.05,0.10,0.15,0.20)四元合金由纯Mg,Ti,Ni,Cr粉在773 K经4h烧结后机械球磨而成.该合金具有良好的活化性能和吸氢动力学性能.合金在393 K,4.0 MPa氢压条件下,2min内便可以完成总吸氢量的75%(质量分数)以上,Mg1.95Ti0.05Ni0.8C0.2最大吸氢量可达到3.35%.在493 K,0.1 MPa条件下可快速放氢,Mg1.80Ti0.20Ni0.8Cr0.2在18 min内便可完成放氢过程,总放氢量为2.17%.所有合金具有良好的低温吸氢性能,353 K时Mg1.85Ti0.15Ni0.8Cr0.2合金最大吸氢量可达到2.08%.XRD分析结果显示,Ti替代Mg后,合金中主要存在Mg2Ni与Ni两相,另外,还有微量的Mg与TiNi相,TiNi相弥散分布在合金中,对合金的吸放氢性能有一定的催化作用.     

微波烧结ZrO_(2(n))/Al_2O_3复合陶瓷工艺与组织

以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料,采用微波烧结方式制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷。探讨了烧结温度和保温时间对试样线收缩率、相对体积密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明,烧结温度1550℃,保温时间10 min,可得到较高的硬度(13 350 MPa)和较好的断裂韧度(6.41 MPa.m1/2),烧结过程中发生了m-ZrO2转变为t-ZrO2相变,nano-ZrO2的加入使Al2O3形成內晶型结构;试样的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;ZrO/AlO复合陶瓷主要通过应力诱导相变和内晶型结构进行增韧。     

La_xSr_(1-x)TiO_3氧化物热电材料的制备与电传输性能

利用溶胶凝胶(sol-gel)法和放电等离子烧结(SPS)制备了单相的钙钛矿结构La_xSr_(1-x)TiO_3 (0≤x≤0.15)块体材料,与传统的固相反应法相比,烧结温度大幅降低.在室温至679 K的温度范围内测量了La_xSr_(1-x)TiO_3 (0≤x≤0.15)的Seebeck系数和电导率,确定了最佳La掺杂量x=0.08.La_0.08Sr_0.92TiO_3在679 K时,最大功率因子PF=2.95 μWm~(-1)·K~(-2),随温度升高,PF增大趋势明显,表明在高温环境中可具有更大的PF.