铁电薄膜钛酸铋掺杂改善铁电性及疲劳特性的研究

分析了对铁电薄膜Bi4Ti3O12进行A位、B位掺杂时,Bi4Ti3O12铁电性及疲劳特性的改善及相应的理论解释,并指出Bi4Ti3O12值得进一步深入研究的领域。     

Bi4Ti3O12铁电薄膜的制备及研究进展

铁电薄膜具有良好的铁电、介电性能,在非挥发存储器件方面有很好的应用前景.本文介绍了钛酸铋(Bi4Ti3O12)铁电薄膜的研究现状,对目前Bi4Ti3O12铁电薄膜最常用的几种主要制备方法及其掺杂改性进行了评述,指出了Bi4Ti3O12铁电薄膜研究中亟待解决的几个问题.     

Nd3+掺杂对钛酸锂电化学性能的影响

采用固相法合成了Li4Ti5-xNdxO12(x=0、0.02、0.05和0.08).x=0和0.02的样品,XRD图中没有杂质峰;而x=0.05和0.08的样品,因为掺杂量过多,包含杂质相Nd2Ti3O8.7.电化学测试结果表明:Nd3+掺杂可改善高倍率时的循环稳定性,原因是Nd-O键的键能高于Ti-O键;Nd3+掺杂减小了钛酸锂的电荷传递阻抗,使倍率性能得以改善.     

退火温度对Bi_4Ti_3O_(12)_Bi_3TiNbO_9复合薄膜铁电性能的影响

研究了退火工艺对溶胶-凝胶法Bi4Ti3O12_Bi3TiNbO9复合薄膜铁电性能的影响。结果表明,采用溶胶-凝胶工艺制备Bi4Ti3O12_Bi3TiNbO9复合薄膜,可将薄膜的剩余极化值Pr提高到19.8μC/cm2(而Bi4Ti3O12薄膜的Pr只有15μC/cm2);薄膜在650℃退火可获得最佳的铁电性能。     

锂离子电池负极材料钛酸锂的掺镁改性

以醋酸镁为掺杂源,采用二步固相法合成负极材料尖晶石型Li4-xMgxTi5O12(x=0、0.12、0.20、0.30和0.50),通过XRD、SEM及电化学等测试对材料的性能进行分析.当Li(A)位的Mg掺入量x≤0.20时,可获得具有单一尖晶石相的产物,Mg掺杂降低了合成材料的颗粒度及电极/溶液界面电荷转移阻抗,改性后的平均粒径为0.6 μn.x=0.20的材料在1.0～3.0V充放电,10.0C首次放电比容量为93.8 mAh/g,以5.0C循环200次,容量保持率为90.5％.     

Co~(3+)掺杂对Li_4Ti_5O_(12)结构及性能的影响

以钛酸正丁酯、碳酸锂和三氧化二钴为原料,采用高能球磨辅助固相法及原位包覆技术合成了负极材料尖晶石型Li4Ti4.95Co0.05O12。通过XRD、SEM、充放电和循环伏安测试等,对材料进行分析。高能球磨辅助固相法及原位包覆技术可阻止Li4Ti5O12颗粒团聚、提升颗粒的分散度;Co3+掺杂不会改变晶体结构,但提高了材料的高倍率性能及循环稳定性。在1.0～3.0 V以2.0 C、5.0 C、10.0 C和20.0 C倍率充放电,Li4Ti4.95Co0.05O12的首次放电比容量分别为146.7 mAh/g、135.5mAh/g、113.5 mAh/g和67.2 mAh/g,经过100次循环,可逆容量基本未衰减。     

碳纳米管修饰钛酸锂的制备及性能

以碳纳米管(CNT)的乙醇分散液作为碳源,制备CNT修饰钛酸锂(Li4Ti5 O12).用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试分析材料的结构和形貌,用恒流充放电测试研究材料的电化学性能.CNT的引入,抑制了晶体颗粒在烧结过程中的长大,产物的平均粒径为200～400 nm.Li4Ti5O12/CNT的比容量较高、倍率性能较好,在1.0～2.5 V充放电,0.2C、2.0C、5.0C和10.0C放电比容量分别为169.9 mAh/g、154.7 mAh/g、136.2 mAh/g和126.3 mAh/g;1.0C循环100次的容量保持率为99.2％.     

溶胶-凝胶法合成钛酸锂及石墨烯的掺杂改性

采用溶胶-凝胶法合成了纯相、结晶度高、粒径为40~100 nm的钛酸锂粉体,使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和投射电子显微镜(TEM)技术对样品进行了物相分析和形貌表征。优化条件为:反应物摩尔比Li/Ti=4.2/5~4.4/5、煅烧温度700~750℃、煅烧时间9~12 h。对钛酸锂进行石墨烯掺杂改性的方法是,将自制的钛酸锂粉体、氧化石墨粉体和水合肼按比例混合在一起,经100℃油浴加热24 h即可得到的石墨烯掺杂改性钛酸锂的复合材料,此材料仍为尖晶石型结构,结晶度高、分散性好且无杂质生成。经测试,Li4Ti5O12样品首次放电比容量达到163 mAh/g,改性后Li4Ti5O12复合材料首次放电比容量提高,达到175 mAg/h。     

复合碳源包覆钛酸锂材料及实装18650电池的性能

采用葡萄糖/碳纳米管对实验室制备的钛酸锂进行包覆改性,并选用商业化钛酸锂材料LTO-KDBR做对比,通过对材料的结构分析和电化学性能测试,为钛酸锂材料的产业化应用提供理论依据和指导。XRD测试表明实验室制备的钛酸锂材料LTO和LTO/C-4%与商业化产品LTO-KDBR的Li_4Ti_5O_(12)晶体结构相近,没有显著差别。SEM分析表明LTO和LTO/C-4%材料的颗粒均一性较差,存在2～3μm的较大颗粒,而LTO-KDBR材料为200～300 nm一次颗粒团聚而成。在10 C倍率下,LTO-KDBR的放电比容量为141.60 mAh/g,显著高于LTO和LTO/C-4%的比容量85.93和126.49 mAh/g。采用LTO-KDBR制备的18650电池,充放电循环500次后的放电容量保持率为88.7%,表明钛酸锂材料作为一种新型负极材料具有较好的大倍率充放电性能和长循环寿命。     

1,3-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯及其无色透明聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

以间苯二酚和2-氯-5-硝基三氟甲苯为基本原料,在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中,经亲核取代反应制得1,3-双(4-硝基-2-三氟甲基苯氧基)苯(DNRes-2TF),并利用Pd/C、水合肼进一步还原得到1,3-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(DARes-2TF)。随后,以该二胺和芳香族二酐在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中,聚合得到聚酰胺酸溶液,热亚胺化得到无色透明聚酰亚胺薄膜,并对薄膜性能进行了研究。结果表明:含氟取代基及间位取代结构是制备无色透明聚酰亚胺的一条颇具前途的路线,且不会牺牲材料的耐热稳定性及力学性能。     

Structural and Electrical Properties of Bi 3.25 La 0.75 Ti 3 O 12 and Bi 3.25 Pr 0.75 Ti 3 O 12 Thin Films for Memory Applications

In this work, Bi 3.25 La 0.75 Ti 3 O 12 (BLT) and Bi 3.25 Pr 0.75 Ti 3 O 12 (BPT) thin films were prepared by chemical solution deposition and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope and electrical measurements. Layered perovskite BLT and BPT films can be achieved by 180 s annealing at a temperature as low as 650 C. Both BPT and BLT films are composed of closely packed spherical grains. BPT shows larger remnant polarization ( Pr ) and smaller coercive field. The Pr values of 700 C annealed BLT and BPT films are 18.3 w C/cm 2 and 20.5 w C/cm 2 , respectively, while BLT films show better-saturated hysteresis loops. The leakage current density of BPT films is significantly (about one order) lower than that of BLT. The dielectric properties of BLT and BPT films were measured and compared. Both films exhibit large dielectric constant and small loss tangent. Under bipolar switching cycles, BLT films showed little polarization reduction but a 30% polarization loss was observed for BPT films after 2 2 10 9 cycles.     

Synthesis and Ferroelectric Response of Bi 4−x Nd x Ti 3 O 12 Thin Films

Nd doped Bi 4 Ti 3 O 12 layered materials were synthesized using a solution chemistry route. Thin films were deposited by spin coating. Powder and thin film samples were characterized by x-ray diffraction and Raman spectroscopy. Ferroelectric response of Bi 4 m x Nd x Ti 3 O 12 thin film (x = 0.95), deposited on Pt substrate is reported.     

Ferroelectric Properties of Mo-Doped Bi4-XLaXTi3O12 Films

Mo-doped Bi_3.35La_0.75Ti₃O₁₂ (BLTM) films were deposited on Pt/Ti bottom electrodes by using a sol-gel method and crystallized at 700°C for 30 min in O₂ atmosphere. The ferroelectric properties were greatly improved by substituting B-site ions with Mo ions and the BLTM films showed strong preferred (117) orientation. Typical remanent polarization (2Pr) and coercive field (2Ec) values were 32.0 μC?cm^?2 and 158 kV?cm^?1, respectively. It was also found that the leakage current densities in the BLTM films were lower than those in Bi_3.35La_0.75Ti₃O₁₂ (BLT) films.     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究概况

对近10年来锂离子电池负极材料Li4 Ti5 O(12)研究概况如结构、合成方法、改性、应用等方面情况进行综述,以期在Li4Ti5012的商业化应用研究方面提供帮助,实现一些技术突破,为Li4Ti5O12早日应用于动力锂离子电池上做一些探索.     

改善Li4Ti5O12倍率性能的研究进展

综述了提高Li4Ti5O12倍率性能的主要途径以及研究进展,并对今后的发展方向进行了展望.改性的有效途径主要有:溶胶-凝胶法合成纳米Li4Ti5O12提高离子导电能力;对Li4Ti5O12进行离子掺杂,提高电子导电能力;向Li4Ti5O12中引入高电子导电相(如金属,碳等),提高表面电子导电能力.     

尖晶石型Li4Ti5O12的制备与性能分析

采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料Li4Ti5O12均具有良好的尖晶石型结构,其中草酸与钛酸四丁酯物质的量比为1.0时Li4Ti5O12电化学性能最佳,以0.5C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到140.82mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在120.06mAh/g,保持率为85.26%。     

锡掺杂对尖晶石型Li4Ti5O12性能的影响

采用传统高温固相法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12,研究了Sn元素掺杂对Li4Ti5O12的影响。采用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料均具有良好的尖晶石型结构,Sn元素的掺杂有效地改善Li4Ti5O12电子导电性和循环性能,其中以ST2(nSn:nTi=1:9)为最佳,以0.5 C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到138.69mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在124.30mAh/g,容量保持率为89.62%。