La0.65Sr0.35MnO3@LiMn2O4正极材料在聚合物锂电池中的应用

通过以乙酸镧、乙酸锶和乙酸锰制备的锰酸锶镧(La_(0.65)Sr_(0.35)MnO_3)和尖晶石型锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料作为原料,采用溶胶-凝胶法制备了质量分数分别为0.5%、1.0%和2.0%的锰酸锶镧表面包覆的LiMn_2O_4正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电循环测试等对包覆材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,研究不同包覆比例对材料的微观结构、形貌及在502030型电池中电的化学性能。通过XRD和SEM分析可知,包覆锰酸锶镧对锰酸锂的结构并没有改变,当包覆比例为1.0%时,包覆材料分布均匀。对材料进行电化学性能测试发现,纯相LiMn_2O_4首次放电比容量为94.5mAh/g,循环500周后容量保持率为57.78%;包覆比例为1.0%的LiMn_2O_4首次放电比容量为106.2mAh/g,循环500周后容量保持率为64.22%,首次放电比容量增加了12.4%,容量保持率提高了6.44%。结果表明,经过包覆后材料的电化学性能得到了明显提高。     

涂料型La1-xSrxMnO3智能热控涂层的研究

以固相反应法制备了高纯度La0.8Sr0.2MnO3粉体,并以其为基料,磷酸二氢铝为粘结剂,采用涂覆工艺在铝基片上制备了涂料型La0.8Sr0.2MnO3热控涂层.采用XRD、EDS对La0.8Sr0.2MnO3粉体的成分进行了表征,用稳态卡计法测量了涂层在100~100℃温度区间内热辐射率随温度的变化,并测量了涂层的太阳吸收比.研究结果表明:粉体合成过程中,经过1200℃三次热处理制备的La0.8Sr0.2MnO3粉体纯度高,合成的粉体具有均匀的微米级粒径尺寸.通过适当调整浆料中La0.8Sr0.2MnO3粉体所占质量百分比,获得辐射率变化范围大于0.3的热控涂层,该性能与采用烧结工艺制备的La0.8Sr0.2MnO3陶瓷片材料在变温条件下的辐射率变化范围接近.该涂层在航天器热控技术中具有潜在的应用前景.     

Cr替代Mn对La0.4Ca0.6MnO3磁性质的影响

用固相反应法制备了La0.4Ca0.6Mn1-xCrxO3(x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.15)多晶样品,通过X射线衍射(XRD)图谱、磁化强度-温度(M-T)曲线、电子自旋共振(ESR)谱线,研究了Cr替代Mn对La0.4Ca0.6MnO3磁性质的影响.实验结果表明:La0.4Ca0.6MnO3存在复杂的磁结构,在258 K出现电荷有序相,从175 K到50 K,产生强关联CO-AFM(电荷有序?反铁磁)相,温度降到41 K左右出现自旋玻璃态;当替代量x≥0.06时,电荷有序相被融化;当x≥0.10时,自旋玻璃态被融化.对实验结果进行了初步解释:电荷有序相被融化主要原因是Cr3+与Mn4+具有相同的电子结构,Cr3+替代Mn3+破坏了CE型反铁磁的自旋序,从而引起电荷序的坍塌,实验证明了电荷序CE型反铁磁体系中,电荷序和自旋序之间存在强耦合相互作用;自旋玻璃态的融化,是由于Cr替代Mn破坏了自旋玻璃态的生成条件,即反铁磁背景下有少量铁磁成分.     

La2O3/γ-Al2O3复合产物的浸渍-燃烧法制备及表征

采用浸渍-燃烧法制备了La2O3/γ-Al2O3复合产物,原料为La(NO3)3.6H2O(A.R)、一水合柠檬酸和工业级的拟薄水铝石.以六水合硝酸镧和一水合柠檬酸分别为镧源和燃烧剂,柠檬酸与六水硝酸镧的摩尔比为5∶6左右.将拟薄水铝石研磨成粉末并溶于柠檬酸和镧的配合物溶液中,搅拌至凝胶状,110℃干燥2h,再放入马弗炉中焙烧2 h得到产物.采用XRD、BET、XPS进行分析和表征,结果表明La3+的加入提高了γ-Al2O3的热稳定性,随着样品焙烧温度升高,比表面积下降,孔容、孔径变大.随着La3+的量的增加,样品的比表面积增大,孔径尺寸分布变宽.通过控制La3+加入的量以及焙烧温度,可调控多孔γ-Al2O3粉体的比表面积、孔容、孔径大小及孔径分布.     

La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3型氧扩散障层材料的制备及结构性能研究

采用共沉淀-凝胶方法制备La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3(x=1.0、0、0.3)氧扩散障碍层材料的前驱体,分别用X射线衍射分析、透射电镜、扫描电镜和交流阻抗谱仪对三种不同粉体及其陶瓷结构和性能进行研究.结果表明:在870℃下焙烧制备的La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3(x=1.0、0、0.3)粉末具有钙钛矿相结构,无硬团聚,颗粒大小在20～60 nm.此粉末经冷等静压250MPa成型后,在1120℃下烧结6h,La0.8Sr0.2CoO3和La0.8Sr0.2FeO3混合导体的电导率在10—1S/cm数量级,而La0.8Sr0.2Co0.3Fe0.7O3导电率最高达100 S/cm数量级.三种陶瓷都是电子电导远大于离子电导的混合导体,电导率最高值在200～300℃范围,偏向低温.     

水热合成法制备La0.7Sr0.3FeO3纳米线的合成机理研究

在表面活性剂CTAB水溶液中添加硝酸盐溶液,并滴加氨水,采用水热合成法在180℃的温度下反应9h,制备了La0.7Sr0.3FeO3前驱体,在700℃下煅烧6h后得到La0.7Sr0.3FeO3纳米颗粒组装的纳米线。利用SEM、TEM和XRD对其形貌、尺寸和结构等进行了表征。制备的La0.7Sr0.3FeO3纳米线是由约为20nm的纳米颗粒组装而成的,纳米线的最大长径比达100以上。通过改变水热合成时间和前驱体的煅烧温度等实验条件,对La0.7Sr0.3FeO3纳米线的物相转化和生长机理进行了分析。表面活性剂CTAB作为生长控制剂和颗粒凝聚载体,能够控制材料沿着轴向生长,形成纳米线。     

Ag掺杂对La2/3A1/3MnO3（A=Ca、Sr、Ba）材料电学性能的影响

采用化学共沉淀法制备了La2/3A1/3MnO3:Agx(A=Ca、Sr、Ba,LAMO:Agx,x=0、0.1、0.2、0.3、0.4 mol%)多晶复合材料。XRD结果表明实验制备了纯相LAMO:Agx样品,Ag+离子A位替代致使LCaMO:Agx和LSrMO:Agx晶格常数和晶胞体积发生微小膨胀,LBaMO:Agx晶格常数和晶胞体积发生微小收缩;R-T测试结果表明LCaMO:Agx的电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)数值在x=0.4、Tk=271.3 K(Tk为TCR位于最大值时对应的温度数值)时具有最大值为28%/K。SEM分析结果表明,随着Ag掺杂量增加,LCaMO晶粒尺寸增大,晶粒均匀性和规则性得以改善,晶化质量得到提高。通过Ag微观掺杂机制对LAMO复合材料的TCR数值增强进行了分析讨论。     

强磁场退火处理对La0.5Ca0.5MnO3薄膜晶粒尺寸演化和磁性能的影响

采用脉冲激光沉积法制备了La_0.5Ca_0.5MnO₃(LCMO)薄膜,然后在不同强磁场作用下进行原位后退火处理。利用XRD、FESEM和SQUID对薄膜进行微结构表征和磁特性测量。结果显示,强磁场退火使得薄膜的面外晶格参数拉长,晶粒尺寸明显增大,同时使低温磁化强度降低。通过建立强磁场下的晶粒生长速率方程对晶粒尺寸演化机理做了分析。分析认为,强磁场引入的额外驱动力降低了LCMO薄膜的临界晶粒尺寸,有利于晶粒生长。此外,本文通过建立一个基于相分离的反铁磁-铁磁核壳模型对薄膜的磁结构演化进行了探讨。认为晶粒尺寸增大导致铁磁相体积分数下降,从而导致低温磁化强度下降。     

La0.3Sr0.7Fe0.7Cu0.2Mo0.1O3-δ钙钛矿超细陶瓷粉体制备与催化性能研究

采用溶胶低温燃烧法制备了单一组成的La0.3Sr0.7Fe0.7Cu0.2Mo0.1O3-δ(LSFCM)超细钙钛矿陶瓷粉体。用XRD,SEM以及TA等方法对粉体的物相、形貌、粒度以及导电性能等进行了表征。考察了LSFCM陶瓷粉体对甲烷部分氧化(POM)制备合成气的催化活性与稳定性。结果表明:溶胶燃烧粉末经800℃下煅烧4h可得到平均粒径小于35nm的立方钙钛矿结构LSFCM陶瓷粉体,相对密度为96.7%的LSFCM烧结体在空气气氛600℃温度下电导率达到26.27S·cm-1,在950℃、CH4/O2比为1.5~2.0时,甲烷转化率及一氧化碳与氢气选择性均达到90.0%以上;反应43h后虽产生少量积炭,但仍能保持钙钛矿结构,表明LSFCM粉体对甲烷部分氧化制合成气反应具有良好的催化活性和稳定性。     

低温燃烧法制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3复合粉末及性能

为了开发出一种无黏结相硬质合金来减少传统硬质合金中钴元素的应用,采用化学法制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃。以偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铝、硝酸镧、尿素和葡萄糖为原料,通过低温燃烧法探究硝酸盐和尿素、葡萄糖的不同配比,得出最优配比后还原炭化制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃粉末。在1500~1800℃经离子烧结制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃无黏结相材料,研究其力学性能并分析强韧化机制。结果表明:硝酸盐和尿素的最佳摩尔配比为1∶2,硝酸盐和葡萄糖的最佳摩尔配比为1∶0.5,加入葡萄糖后颗粒尺寸减小了0.28μm,比表面积提高了75.64%。致密度、维氏硬度和抗弯强度在1600℃时达到最大值分别为:98.45%,2202HV和1203 MPa,断裂韧度在1500℃时达到最大值为7.52 MPa·m^1/2。由于晶粒的细化及第二相颗粒的增韧的影响,(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃在1500~1600℃时以沿晶断裂和穿晶断裂为主;晶粒长大以及孔隙的出现导致(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃在1700~1800℃时以沿晶断裂为主。     

碳源对液相法制备Li3V2（PO4）3/C的影响

以4种不同种类的有机物(柠檬酸、水杨酸、聚丙烯酸、蔗糖)为碳源,通过液相反应合成Li3V2(PO4)3/C复合材料。研究了不同碳源对复合材料的晶型结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,碳源对Li3V2(PO4)3/C材料的晶型结构没有影响,但对电化学性能影响较明显,其中采用柠檬酸为碳源制得的Li3V2(PO4)3/C复合材料电化学性能最好。进一步研究了柠檬酸的加入量对复合材料的电化学性能的影响,发现当柠檬酸加入量为钒与碳的物质的量比为1∶4时,样品的平均粒径较小,电化学性能最好,0.1C首次放电比容量为123.59mAhg-1,0.5C首次放电比容量也高达117.27mAhg-1,循环10次后,仍保持在117.19mAhg-1,容量几乎没有衰减,10C时比容量仍有105.43mAhg-1。     

锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mnx（PO4）3的溶胶凝胶法合成和电化学性能

以CH3COOLi·2H2O、V2O5、Mn(CH3COO)2·4H2O、(NH4)2HPO4和蔗糖为原料,采用溶胶–凝胶法合成了掺锰磷酸钒锂/碳(Li3V2-2x/3Mnx(PO4)3/C)复合正极材料,用XRD、XPS、SEM、电化学性能对样品进行了表征.测试结果表明,少量锰的掺杂并未改变Li3V2(PO4)3/C的单斜结构,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3中的Mn和V分别以+2和+3价存在,其颗粒类似球形,直径比较均匀且小于200 nm,并表现出良好的电化学性能.在0.1C倍率和3.0～4.8 V电压内,该样品的首次充、放电容量分别为182.1和168.8 mAh/g,放电效率高达92.69%,而且100次循环后,其放电比容量仍是首次放电容量的77.4%.     

Na+掺杂对Li3V2（PO4）3/C晶体结构及性能的影响

利用一步碳热还原法制备了Li3-xNaxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.05、0.08、0.10、0.15)复合正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术研究了掺杂对材料结构、微观形貌、充放电性能和Li+脱出嵌入过程的影响。研究表明掺杂少量Na+不影响材料Li3V2(PO4)3的基本结构,但可在Li3V2(PO4)3中形成电子缺陷,提高晶体内部原子的无序化程度,降低极化和电荷转移电阻,从而改善材料的电化学性能。与Li3V2(PO4)3/C相比,Li2.98 Na0.02 V2(PO4)3/C在倍率为15C下的第50次放电容量提高12.1mAh/g,具有较好的倍率性能和循环性能。     

二次烧结气氛对La0.7Sr0.3MnO3氧还原催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法结合二次高温烧结技术,制备了锰系钙钛矿催化剂。利用XRD和EDS对催化剂的物相与元素组成进行了分析,并利用电化学分析方法研究了催化剂的氧还原催化性能。XRD与EDS结果表明,N_2气氛二次烧结不改变La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3物相组成,但NH3气氛二次烧结会造成La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3分解。电化学结果表明,N_2气氛二次烧结催化剂的氧还原催化活性高于NH3气氛二次烧结催化剂,其氧还原起始电势与极限电流分别为0.028V(vs.Hg/HgO)和2.181mA·cm~(-2)(2 000r/min)。     

取向对PLD法制备BiFeO3薄膜性能的影响

以快速等离子烧结法(SPS)制备的BiFeO3块体为靶材,用激光脉冲沉积(PLD)法在不同衬底上制备了BiFeO3(100)/LaNiO3(100)/Si(100)、BiFeO3(111)/LaNiO3(111)/SrTiO3(111)、BiFeO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si、BiFeO3(110)LaNiO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si不同择优取向的薄膜,并对薄膜进行了XRD和SEM分析。X射线衍射结果表明,BiFeO3薄膜外延沉积在导电层衬底上,并且它们具有相同的高度取向。SEM分析表明,薄膜上的晶粒是柱状形态,表面光滑致密且颗粒分布非常均匀,晶粒的边界和尺寸也能被清晰地观察到。通过铁电铁磁性能研究,BiFeO3(111)择优取向性能最佳。SrTiO3衬底上(111)取向的BiFeO3薄膜铁电剩余极化值达到了30.3μC/cm2,漏电流为1.0×10-3 A/cm2,饱和磁化强度为20.0kA/m。     

LaNi0.6Fe0.4O3阴极接触材料导电特性调控及其对SOFC电化学性能的影响

鉴于平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆对低面电阻、高稳定性阴极接触材料的需求,本研究阐明了LaNi_0.6Fe_0.4O₃(LNF)颗粒尺寸调控对导电和SOFC单电池性能演变的影响机制,优化了LNF预处理工艺,降低了接触组件面电阻,提升了SOFC单电池性能及热循环稳定性。结果表明：预压造粒的样品(LNF-2)与高温烧结预处理的样品(LNF-3)的面电阻更小,分别为0.074和0.076?·cm²;在750℃施加1 A/cm²电流负载后,能够更快地进入稳态,并保持颗粒尺寸稳定。其中,LNF-2单电池在750℃下的峰值功率密度0.94 W/cm²较未处理的LNF的0.66 W/cm²高,但在热循环过程中性能衰减较大,下降了20%;而LNF-3单电池在20次热循环后峰值功率密度仅下降了4%。本研究对高可靠SOFC电堆装配及其长寿命稳定运行具有指导及参考价值。