溶胶-凝胶法合成超细锂快离子导体Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3粉体及其表征

以Ti(OC4H9)4、Li(CH3COO).2H2O、Al(NO3).9H2O和NH4H2PO4为原料,采用溶胶-凝胶法合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉体,并研究热处理温度对粉体结构的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对制备粉体的结构与性能进行表征。结果表明:溶胶凝胶法可合成纯相LATP粉体,降低热处理温度,且粉体结晶性良好,粒径小于1μm,室温下电导率为1.32×10-3 S/cm,673 K时电导率达到8.94×10-2 S/cm,473～673 K下活化能为31.55 kJ/mol。     

添加剂Li_3PO_4对锂离子固体电解质Li_（1.3）Al_（0.3）Ti_（1.7）（PO_4）_3性能的影响

采用溶胶-凝胶法,添加不同比例的Li3PO4助熔剂,合成Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3锂离子固体电解质烧结片,采用X射线衍射、扫描电子显微镜研究合成产物的结构与形貌,采用循环伏安及交流阻抗技术研究添加不同摩尔分数的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3固体电解质烧结片的结构、氧化-还原电位、离子电导率和活化能。结果表明：添加与未添加Li3PO4助熔剂的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3烧结片具有相似的X射线衍射结果。添加Li3PO4的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3烧结片的空隙率较小,更为致密。添加Li3PO4对Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3的氧化-还原电位影响不大。在所有添加Li3PO4助熔剂的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3烧结片中,添加1%（摩尔分数）Li3PO4的烧结片具有最高的离子电导率6.15×10-4S/cm和最低的活化能0.3142eV。     

Zr对Li1.3 Ti1.7Al0.3(PO4)3传导材料中Na/Li离子交换反应的影响

Li13Ti17Al0.3(PO4)3是具有Nasicon骨架的锂离子传导材料,其中的Li 很容易被溶液中的Na 置换.研究了在Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3结构中掺入Zr来替代Ti,以提高Na/Li离子交换速度.结果表明:增加Zr元素比例可显著提高Li1.3Ti1.7-xZrxAl0.3(PO4)3材料中Na/Li离子交换反应速度.Li1.3Ti1.7-xZrxAl0.3(PO4)3材料中的Na/Li离子交换反应动力学过程可近似由JMAK方程描述.     

Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3基锂离子导电材料的制备与表征

采用以聚乙烯醇为聚合剂的湿化学法合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)锂离子导电材料,以Li4P2O7(LP)为助烧剂制备LATP-xLP(x=0,0.01,0.03,0.05,摩尔分数)锂离子导电固体电解质材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术分别对材料的相组成、微观组织和离子导电性进行表征。通过分析材料晶体结构和交流阻抗特性,对材料的导电机理进行研究。结果表明:LATP粉体和LATP-xLP陶瓷具有菱方晶系结构,空间群为R3-c,该晶体结构具有三维离子导电通道;添加LP助烧剂使陶瓷的烧结温度降低了150℃、电导率得到了提高。交流、直流导电特性测量得出LATP-0.03LP的离子导电性占总导电性的99.5%。     

Synthesis and characterization of Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3-coated LiMn_2O_4 by wet chemical route

Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3-coated LiMn2O4 was prepared by wet chemical route. The phase,surface morphology,and electrochemical properties of the prepared powders were characterized by X-ray diffraction,scanning electron micrograph,and galvanostatic charge-discharge experiments. Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3-coated LiMn2O4 has similar X-ray diffraction patterns as LiMn2O4. The corner and border of Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3-coated LiMn2O4 particles are not as clear as the uncoated one. The two powders show similar values of l...     

合成温度对正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响

以V2O5、NH4H2PO4、Li2CO3和C6H8O7·H2O为原料,采用溶胶-凝胶法在600～800℃下合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C,利用XRD和蓝电测试系统对材料进行表征,研究了合成温度对材料电化学性能的影响。结果表明:650℃下合成产物中开始出现Li3V2(PO4)3相,700、750和800℃下合成纯相的Li3V2(PO4)3正极材料;750℃合成的样品在放电电流密度为0.1C下首次放电容量为123.5mAh·g-1,并且随电流密度增大到10C时也有较好的循环稳定性。     

液相Al3+掺杂LiAlxMn2-xO4的化学合成及其电化学性能

采用工业上常用的碳酸锰热解法制备锰氧化物前驱体,与Li2CO3混合后焙烧得到锂离子电池正极材料LiMn2O4,并在碳酸锰制备过程中掺入铝离子制备LiAlxMn2?xO4(x=0.01,0.02,0.03,0.05,0.1)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,并对合成材料在常温和高温(55℃)下的电化学性能进行研究。结果表明:合成的前驱体及锰酸锂材料均无杂相;随着Al3+掺杂量的增加,LiAlxMn2-xO4颗粒尺寸不断长大;材料的首次充放电比容量随Al3+掺杂量的升高而下降,但循环性能提高;Al3+的掺入极大地提高了材料的循环性能,尤其是在高温条件下,当掺杂量x=0.05时,1C倍率下循环100次容量的保持率由未掺杂的72.2%升高到90.7%。     

纯相磷酸铁锂PLD靶材合成和表征

本研究着眼于确定制备纯相Li Fe PO4脉冲激光沉积靶材的合成条件。通过TG-DTA实验分析合成过程,XRD检测确定晶相,SEM观察表面形貌。结果表明,采用液相法在800℃、通有氩气(93%)和氢气(7%)的混合气体中焙烧制得纯相的Li Fe PO4粉末,经压合焙烧获得了纯相、高结晶度、大晶粒的Li Fe PO4靶材。利用脉冲激光技术沉积Li Fe PO4薄膜,薄膜结构致密,晶粒粒径达纳米级别。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备

传统热喷涂粉末由小颗粒粉体混合团聚制得,流动性差、致密度低,制得的涂层均匀性差、性能不稳定。以有机金属盐为原料,采用溶胶-凝胶法及喷雾干燥法制备出氧化钛质量分数为13%的氧化铝-氧化钛(AT-13)复合前驱体粉末。采用TG-DSC、XRD、FESEM、霍尔流量计研究了粉体反应机理、物相组成、微观结构及流动性能,同时利用维氏硬度计、FESEM-EDS对制得的涂层性能进行了分析比较。结果表明,凝胶经喷雾干燥工艺后可获得球形Ti(OH)4/Al OOH复合粉体,直径约为40μm;与传统团聚粉体相比,前驱体粉末流动性更为优异,为43 s/50 g;由该粉末制得的涂层表面光滑、元素分布均匀、力学性能稳定、耐磨损性能优良,平均显微硬度达873.8 HV0.3,磨损量较团聚粉末涂层减少三分之一。     

纳米缺钙羟基磷灰石生物陶瓷涂层中相组成和显微结构的控制

研究了低钙磷比溶液电沉积缺钙羟基磷灰石生物陶瓷涂层在水热合成和700℃,800℃,900℃焙烧后的相组成和显微组织结构;用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对涂层进行分析。结果表明:在电沉积液Ca/P比1.30,沉积液温度25℃,电压4V条件下,Ti基体表面沉积了片状和条状HAP和CaHPO4·2H2O混合相涂层;在pH值为12的碱液中,150℃和200℃水热合成4h后涂层由针状纯HAP组成,Ca/P比约为1.61,且随着水热合成温度的升高,晶体结晶度提高,但晶体无明显长大趋势;700℃焙烧后,涂层仍由纯HAP组成,只是晶体因失水而发生团聚;800℃焙烧后,部分HAP发生分解,生成β-Ca3(PO4)2,且HAP与β-Ca3(PO4)2的体积比为90∶10,形貌为块状和板条状,其表面附着许多细小的针状颗粒;900℃焙烧后,β-Ca3(PO4)2的含量增加,HAP与β-Ca3(PO4)2的体积比为74∶26,小颗粒团聚成较大的块状和板条状颗粒。由此制备了对骨组织生长更有利的HAP+β-Ca3(PO4)2双相涂层结构。     

焙烧温度对Li2FeSiO4前驱体Li2SiO3性能的影响（英文）

以Li2CO3,HNO3,Si(OC2H5)4为原材料,采用溶胶-凝胶和高温焙烧法合成Li2SiO3;研究焙烧温度和回流系统对硅酸锂组分和性能的影响;利用TGA/DTA,XRD,SEM和粒径分析等手段对样品进行表征;采用Li2SiO3和Fe2C2O4.2H2O固相反应制备Li2FeSiO4。XRD结果表明,在溶胶-凝胶制备过程中使用回流系统能减少Li2SiO3样品中Li2SiO5和Li4SiO4杂质。焙烧结温度对Li2SiO3的性能有重要的作用,当温度为700℃时,Li2SiO3前驱体材料样品纯度为97%,并具有良好的形貌;它是由粒径为1～3μm的一次粒子组成,一次粒子束形成疏松、多孔的团聚体。     

均匀沉淀法制备LiFePO4/C及其电化学性能

以FeSO4·7H2O、H3PO4、H2O2和尿素为原料,采用均匀沉淀法制备LiFePO4的前驱体FePO4·xH2O,研究表面活性剂PEG对前驱体FePO4·xH2O形貌的影响。并将获得的FePO4·xH2O与Li2CO3及葡萄糖混合后合成LiFePO4/C。利用XRD、SEM、循环伏安测试、电化学性能测试、交流阻抗测试等手段对LiFePO4/C进行表征。结果表明:当不添加表面活性剂PEG时,FePO4·xH2O颗粒呈球形,但团聚现象严重;添加PEG后,颗粒较分散,形貌为多面体,合成的LiFePO4/C在0.1C时的首次放电比容量为151.0 mA·h/g,倍率性能好,振实密度达1.44 g/cm3。     

球形高电压LiNi0.5Mn1.5O4的制备及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni0.25Mn0.75CO3为前驱体合成高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,探讨用前驱体与Li2CO3直接反应和用前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应两种工艺路线对LiNi0.5Mn1.5O4形貌和电化学性能的影响。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对Ni0.25Mn0.75CO3前驱体和LiNi0.5Mn1.5O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安法对LiNi0.5Mn1.5O4样品进行电化学性能研究。结果表明:两种方法合成的LiNi0.5Mn1.5O4均具有尖晶石型结构。但以前驱体Ni0.25Mn0.75CO3直接与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的一次粒子颗粒较大,形貌较差,性能也较差;而以前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的形貌及性能均较好。在3.0~4.9 V的电压范围内,1C倍率下电池的放电比容量达到136.3 mA.h/g,循环100次仍有126.5 mA.h/g,且材料具有较好的倍率性能;5C倍率下的首次放电比容量高达120.7 mA.h/g。     

Ti3AlC2与Fe在高温下的反应行为（英文）

通过TG-DTA、XRD、SEM和EDS的分析,研究Ti3AlC2与Fe在高温下的互相反应。结果表明,当烧结温度在659.9℃以上时,Ti3AlC2与Fe主要以放热反应为主,当烧结温度为760~1045℃时,Ti3AlC2与Fe之间的反应较弱,并开始生成TiC0.625相;随着烧结温度升到1045℃时,Ti3AlC2的衍射峰逐渐消失,烧结产物的衍射峰只有TiC0.625和Fe(Al)固溶体;随着温度的进一步升高,烧结产物的衍射峰基本为TiC0.625和Fe(Al)固溶体不变。采用SEM和EDS分析可知,该反应主要发生了两个过程,其一,Ti3AlC2发生了分解,Ti3AlC2中的Al发生了析出,并固溶到基体的金属相中形成Fe(Al)固溶体,而Ti3AlC2中Ti和C则形成了TiC0.625陶瓷相。其二,Fe原子沿着Ti3AlC2分解形成的Al空位渗入到Ti3AlC2颗粒中,进而导致Ti3AlC2进一步分解成粒径更小颗粒。Ti3AlC2中Al的析出是导致Ti3AlC2在远低于其分解温度下就与Fe发生反应的主要因素。     

聚乙二醇对CuO/Al_2O_3光催化剂制备与活性的影响

以葡萄糖为模板、聚乙二醇(PEG-4000)为分散剂通过一步水热法所得前驱体,经600℃焙烧4 h得到CuO/Al2O3光催化剂,并对样品进行XRD、SEM、TEM、BET、TG/DTA和XPS等表征分析。在模拟太阳光照射下,以甲基橙溶液的光催化降解考察样品的光催化活性,研究焙烧温度、添加PEG-4000对样品光催化活性的影响。结果表明:PEG-4000的添加对产物的晶相和比表面积有一定影响;当焙烧温度600℃,加入10%PEG-4000到前驱体CuO/Al2O3中时,光催化活性最佳;光照60 min后,0.5 g/L光催化剂用量对甲基橙的脱色率达96.7%,与未加PEG-4000的样品比较,相同条件下对甲基橙的脱色率提高6.5%。     

以Li_2TiO_3为原料合成Li_4Ti_5O_(12)的机理和电化学性能

以偏钛酸锂(Li2TiO3)和二氧化钛(TiO2)为原料,采用固相法合成钛酸锂(Li4Ti5O12),通过XRD、SEM和电化学测试等方法对合成的钛酸锂材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,同时研究一次颗粒长大规律和反应机理。结果表明:Li2TiO3是传统固相法合成Li4Ti5O12的中间产物,用Li2TiO3为原料在720、750℃保温10 h可合成纯的Li4Ti5O12,制备的一次颗粒粒径分别为270、278 nm,较用Li2CO3和TiO2为原料合成纯相的温度更低,一次颗粒粒径更小。反应期间,一次颗粒粒径随着反应分数的增大呈快速增长势头;反应结束后,一次颗粒粒径增长缓慢。750℃合成的Li4Ti5O12在充放电倍率为0.1C、1C、5C、9C时,比容量分别为170、164、149、126 m A·h/g,在0.1C时循环200次容量保持率大于97%,显示制备的Li4Ti5O12具有良好的电化学性能。     

碳酸铝铵热分解法制备超细氧化铝粉体

以分析纯的NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料,选择合适的溶液浓度、分散剂及pH值,在合适的工艺条件下,得到NH4Al(OH)2CO3前驱体化合物.前驱体在1100℃下煅烧1h,得到粒径为80～100nm的超细α-Al2O3,Al2O3颗粒基本上呈球形,粒度均匀.研究了溶液浓度、分散剂及pH值对前驱体化合物颗粒细度的影响,用XRD法对前驱体化合物及其煅烧产物进行了表征,并研究了热处理过程中的相变化,对Al2O3多晶转变与热处理温度之间的关系进行了讨论.用SEM对Al2O3粉体的形貌、大小进行了表征.该方法工艺简单,原料易得便宜,综合成本较低,易实现工业化生产.     

CSTR系统制备高性能Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2及电化学性能研究

采用共沉淀法在CSTR(连续搅拌反应器系统)工艺体系中批量合成出镍钴锰三元氢氧化物前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2 (622),掺入适量的Li2CO3高温焙烧后得到锂离子二次电池正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。使用扫描电子显微镜(SEM)观察样品形貌,X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)分析合成样品的具体结构,充放电循环测试系统测试其电化学性能。SEM测试表明产物为二次粒子团聚而成类球形颗粒;XRD及TEM结果表明合成的样品具有典型的层状α-NaFeO2结构。在电压范围为2.8 V-4.3 V,0.2 C倍率条件下,首次充放电容量分别为206 mAh g-1 和176 mAh g-1,100次循环后容量保持率达到85%。     

介孔Li3V2（PO4）3正极材料的研磨溶胶凝胶法合成和电化学性能（英文）

以V2O5·nH2O、LiOH·H2O、NH4H2PO4和蔗糖为原料,采用研磨溶胶凝胶技术制备了无定形Li3V2(PO4)3前驱体,再经过焙烧获得具有单斜结构的介孔Li3V2(PO4)3正极材料,并用XRD、SEM、TEM、比表面积和电化学性能测试来表征材料的性能。研究表明,在700°C下焙烧的样品具有良好的介孔结构、最大的比表面积(188cm2/g)和最小的孔径(9.3nm)。在0.2C倍率下,该介孔样品的首次放电容量达155.9mA·h/g,经过50次循环后其容量仍然可达154mA·h/g,表现出非常稳定的放电性能。     

锂离子电池用LiVPO4F/C基正极材料的制备和性能（英文）

将H2C2O4·2H2O,NH4H2PO4,NH4VO3和LiF通过球磨反应、烧结,合成了LiVPO4F/C基正极材料。在这个过程中,草酸起还原剂和碳源的作用,利用热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和碳-硫分析等手段对合成的前驱体和材料进行检测和分析。XRD分析表明,球磨反应后所得到的前驱体为无定形态,而烧结后的材料中除了LiVPO4F的衍射峰外,还存在Li3V2(PO4)3和V2O3衍射峰。材料颗粒均匀,尺寸约2μm。透射电镜分析表明,合成的材料颗粒表面包裹着一层约2nm厚的无定形碳。在截止电压3.0～4.4V时,合成的材料在0.1C和10C倍率下的放电比容量分别为151.3和102.5mA·h/g。在10C倍率下循环50次后容量保持率为90.4%。在LiVPO4F和Li3V2(PO4)3的循环伏安曲线中可以明显看到V3+/V4+的氧化还原峰。