Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1)系列富锂材料的制备及性能

富锂材料具有大于200 mAh/g的可逆比容量,吸引了广大研究者的目光,成为近年来的研究热点.从材料相图出发,进行材料设计.采用醋酸盐固相化学法制备得到锂离子电池富锂正极材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1),应用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)、原子吸收光谱(AAS)对材料进行了成分分析,采用X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进行了结构和形貌分析、并对材料的电化学性能进行了测试分析.结果表明所得系列富锂材料均为层状α-NaFeO2结构(R-3m空间群),随着x值的减小,Li1.2(Ni0.4Mn0.4) x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1)五种材料的首次放电比容量逐渐增大,循环性能逐渐提高.     

温度对LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2性能的影响

采用共沉淀法先合成出前驱体Ni0.45Co0.15Mn0.4(OH)2,然后将其与Li2CO3均匀混合后在三种温度下烧结制得正极材料LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2。用XRD、SEM和电池测试仪研究了烧结温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:材料合成的最佳温度为900℃,在900℃条件下合成的LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2具有较好的层状结构和较高的电化学活性,首次放电容量超过130mAh/g,8个循环后,容量保持率为99.1%,而且颗粒形貌呈球形并大小均匀适中。     

掺杂少量Co对Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2电化学性能的影响

改进共沉淀法合成层状电极材料Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2和Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)0.95Co0.05O2.分别用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征材料结构、形貌和电化学循环过程中过渡金属离子价态的变化,用恒电流充放电研究材料的电化学性能.实验结果显示在3.0～4.2 V(vs.Li+/Li)电势范围内,以25 mA/g恒流充放电,Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2和Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)0.95Co0.05O2初始放电比容量分别为159 mAh/g和186.8 mAh/g,Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)0.95Co0.05O2经过50次循环后容量仍保持在183.9 mAh/g,高倍率放电效果较Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2有很大的改善.实验证明掺杂少量的Co可在很大程度上改善电极材料的电化学性能.     

掺杂少量Co对Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2电化学性能的影响

改进共沉淀法合成层状电极材料Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2和Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)0.95Co0.05O2。分别用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征材料结构、形貌和电化学循环过程中过渡金属离子价态的变化,用恒电流充放电研究材料的电化学性能。实验结果显示:在3.0!4.2V(vs.Li /Li)电势范围内,以25mA/g恒流充放电,Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2和Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)0.95Co0.05O2初始放电比容量分别为159mAh/g和186.8mAh/g,Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)0.95Co0.05O2经过50次循环后容量仍保持在183.9mAh/g,高倍率放电效果较Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2有很大的改善。实验证明:掺杂少量的Co可在很大程度上改善电极材料的电化学性能。     

新型富锂相层状正极材料的合成及电化学性能

以醋酸盐燃烧法按照相图(Li1.2Co0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.2Mn0.6O2三角相图)设计合成了Li1.2-(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)yO2(0≤x+y≤1)系列固熔体锂离子电池正极材料。通过X射线衍射(XRD)和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了初步表征。XRD物相分析表明,温度对Li1.2(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x-(Ni0.2Mn0.6)yO2的合成有明显影响。可以判断:合成温度为950℃以上时,相图中所有成分点能够形成纯相,可鉴定为α-NaFeO2层状结构。初步的电化学性能测试表明,在2～4.8 V范围内,以20 mA/g的电流充放电,材料依据成分不同,有不同电化学性能(充电曲线形状、充放电容量等),最高放电容量达到228 mAh/g。     

尖晶石Li_(1.06)Mn_2O_4的合成及其电化学性能

利用热重-差热曲线(TG-DTA)对LiOH·H2O+MnO2前驱体进行了分析,通过高温固相法合成了材料,考察了煅烧温度和煅烧时间的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,合成尖晶石Li1.06Mn2O4的最优条件为煅烧温度850℃、煅烧时间18 h,合成的材料,室温下0.1 C放电,其首次放电比容量为128.3 mAh/g,循环6次后放电比容量仍保持在122.0 mAh/g,电化学性能及结晶度均较好。     

Li含量对LiMnO2结构和电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同Li含量的LiMnO2。采用XRD和SEM研究不同锂含量对于材料结构和形貌的影响。采用恒流充放电研究材料的电化学性能。研究表明,在800℃氮气保护下煅烧8h,Li/Mn=1.05的材料具有完整的正交层状结构,在0.2C的放电倍率下,表现出了最好的电化学性能,最大放电容量为173.03mAh/g,经过30次循环后的放电容量维持在172.39mAh/g。     

0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的电化学行为及结构稳定性研究

对低温燃烧法合成的富锂锰基正极材料0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的充放电性能、充放电循环过程中Mn离子的价态变化、电化学阻抗变化以及正极材料的结构变化进行了系统的研究。研究结果表明,在开头的若干次充放电循环中,富锂锰基正极材料0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的放电比容量随循环次数的增加而增加,经过若干次循环后可以达到一个相当高的水平,其循环性能良好。以0.1 C在2.5～4.6 V之间充放电,放电比容量可达244 mAh/g,第50次循环,仍保有233 mAh/g。充放电过程中晶格中的Mn4+离子部分转变为Mn3+并参与电化学反应,这是造成放电比容量随循环次数增加而增加的原因,而显微结构和晶体结构保持稳定及电化学阻抗的降低是材料具有良好循环性能的原因。     

LiMn1.90Tl0.05Al0.02Cr0.03O4的合成及电化学性能

以Li2 CO3 、电解MnO2 、TlNO3 、Al(NO3 ) 3 ·9H2 O和Cr(NO3 ) 3 ·9H2 O为原料 ,采用湿化学分散与中温固相反应法制备了LiMn1.90 Tl0 .0 5Al0 .0 2 Cr0 .0 3 O4锂离子蓄电池正极材料 ,并采用XRD、TEM、SEM和电化学性能测试对该正极材料进行了表征。结果表明 ,由Tl、Al和Cr原子取代部分Mn原子的复合正极材料仍呈尖晶石结构 ,未观察到分离的Tl、Al和Cr及其氧化物的XRD峰 ,材料呈完整立方晶体结构 ,表面分布均匀 ,电化学性能稳定。在常温下 ,首次放电容量大于115mAh/g ,循环 75次后 ,放电容量仍保持在 110mAh/g。在高温 (5 5℃ )下 ,首次放电容量仍大于 115mAh/g ,循环 40次后 ,放电容量保持在大于 10 5mAh/g ,表现出较高的循环可逆性和高温稳定性。     

流变相法合成ZnO包覆的尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4

以CH3COOLi、Ni(CH3COO)2和Mn(CH3COO)2为原料,用流变相法合成了正极材料ZnO包覆的Li Ni0.5Mn1.5O4。XRD测试表明:该材料为尖晶石结构。电化学性能测试表明:包覆ZnO后,Li Ni0.5Mn1.5O4在3.5～4.9 V以0.1C充放电的首次放电比容量为137.68 mAh/g,第30次循环的放电比容量为133.78 mAh/g,循环稳定性得到了改善。     

锂离子蓄电池LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的合成及性能

采用共沉淀前驱体法合成锂离子蓄电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,针对材料的制备条件、形貌、密度、晶体结构以及电化学活性方面进行了较系统的研究。对材料进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)分析以及电性能测试,结果表明样品颗粒均匀,为类球形,振实密度为1.8g/cm3;衍射峰与标准的a-NaFeO2层状结构完全对应,为层状嵌锂复合氧化物;LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在电压2.5～4.3V范围内表现出较好的电化学性能,循环17次后仍保持大约150mAh/g,具有很好的发展前景。     

氧电极催化剂La0.6Ca0.4CoO3的合成及性能

用溶胶.凝胶法合成了氧电极催化剂La0.6Ca0.4CoO3,通过热重(TG)分析确定了干凝胶的焙烧温度.利用X射线衍射、电化学测试等研究了pH值、柠檬酸用量对催化剂性能的影响.制备La0.6Cao.4C003的最佳工艺条件是:pH=3.0,n(柠檬酸):n(M)=2:1(M为总金属离子).焙烧条件为:700 ℃,2 h.     

LiMn0.6Fe0.4PO4掺碳改性的研究

采用高温固相法,制备了锂离子电池用的纯LiMno0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合正极材料.利用酸溶解法、XRD、扫描电镜及充放电测试等,对样品的碳含量、晶体结构、形貌以及电性能等进行了研究.所得LiMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4P04/C均为纯橄榄石型晶体结构,其中以蔗糖为碳添加剂的LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合材料具有良好的循环性能和高倍率性能:以0.1C充放电,首次放电比容量为122.3 mAh/g,循环15次之后,容量保持率为99.3%;以0.5 C和1.5 C充放电,首次放电比容量分别为121.4 mAh/g和110.2 mAh/g.     

Li(Ni0.4Co0.2Mn0.4)O2包覆Al2O3对隔膜形貌及结构的影响

以Al2O3包覆前后的Li(Ni0.4Co0.2Mn0.4)O2为正极活性物质,中间相炭微球(MCMB)为负极活性物质,与聚丙烯(PP)-聚乙烯(PE)-PP三层隔膜组装成18650型锂离子电池,在循环不同次数后,用SEM观察隔膜形貌,XRD分析其精细结构.在电池的循环过程中,隔膜出现微孔闭合及微观结构改变;包覆抑制了隔膜中微孔的闭合,同时提高了结构稳定性.     

低温SOFC用阴极材料LaNi0.6Fe0.4O3

用固体氧化物燃料电池技术,考察了钙钛矿型氧化物LaNi0.6Fe0.4O3(LNF-64)作为阴极材料在低温(400℃、500℃)下的电化学性能,以复合材料[Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)和碳酸盐(Na2CO3和Li2CO3)]为电解质,分别以NiO和LNF-64为阳极和阴极.结果表明,通过碳酸盐共沉淀法得到的LNF-64前驱体粉末,在900℃下煅烧4 h,形成了单一的菱形结构,粉末粒径约为300～500 nm.单体电池在500 ℃下的最大功率密度和短路电流密度分别为213 mW/cm2和720 mA/cm2.     

10／0．4KV变电所接地设计的探讨

采用电流路径分析法探讨实际工程中10／0．4kV变电所变压器中性点处就地接地的不合理性。并总结出较为合理的接地方式。     

双效氧电极电催化剂La0.6Ca0.4CoO3的合成及表征

采用有机酸辅助法合成了钙钛矿型La0.6Ca0.4CoO3电催化剂。利用XRD、TEM技术考察了该电催化剂的合成条件,特别是焙烧条件对电催化剂性质的影响并给出优化结果。采用恒流电化学极化方法初步评价了该电催化剂的双效氧电极电催化性能。结果表明,在700 ℃下恒温2 h所制备的电催化剂材料具有单相、单晶的性质,并具有较小的晶粒度,是较佳的合成条件。在该条件下合成的电催化剂具有较好的双效氧电极电催化活性及稳定性,是很有吸引力的可用于MH-空气蓄电池的双效氧电极电催化剂。     

铌添加对（Nd0.4Pr0．6）9Fe76B15熔淬非晶合金晶化行为及矫顽力的影响

用熔淬法制备了(Nd0.4Pr0.6)9Fe76-xNbxB15(x=0,2,3,4)非晶合金薄带,然后在600～740℃进行退火晶化.用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了添加Nb对快淬(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15非晶合金晶化行为和矫顽力的影响,发现Nb的添加改变了(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15的晶化行为,并且极大地提高了合金的矫顽力.未添加Nb的(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15非晶合金晶化时,首先转变成(Nd,Pr)2Fe23B3亚稳相,在退火温度为640℃时,亚稳相开始分解为(Nd,Pr)2Fe14B和α-Fe两相组织,随着退火温度的进一步升高,合金中的(Nd,Pr)2Fe14B相开始减少,而室温非磁性相(Nd,Pr)1.1Fe4B4逐渐增多.添加Nb的(Nd0.4Pr0.6)9Fe72Nb4B15非晶合金晶化时,先从非晶基体中析出α-Fe相,随着温度的升高,剩余的非晶相继续晶化形成(Nd,Pr)2Fe14B和Fe3B相.这说明添加Nb可以避免亚稳相的形成,促进(Nd,Pr)2Fe14B硬磁相的生成,同时细化了晶粒,改善了材料的磁性能,使合金矫顽力从未添加Nb的397.3 kA/m提高到了添加4at% Nb时的1091.2 kA/m.     

Dielectric properties of ferroelectric (Ba0.6Sr0.4)TiO3 thick films prepared by tape-casting

Thick BST films have been fabricated by a tape casting and firing method. Dielectric constants of BST films are changed from 5700 to 7000 at 1 MHz after focused beam annealing. Furthermore, surface morphologies and depth profile of chemistry have been altered after annealing. Especially, Sr atoms diffuse out to the surface, while Ba atoms diffuse into the center. The possibility of the surface alteration of the thick films have been clearly demonstrated in this study, which may applied for the integration of ferroelectrics and other dielectrics and/or conductors for low cost microwave tunable devices.     

溶胶-凝胶法制备Ni_(0.4)Cu_(0.2)Zn_(0.4)Fe_xO_4薄膜研究

利用溶胶-凝胶方法在硅基片上制备了NiZnCu系列铁氧体薄膜,研究了溶胶pH值、溶胶陈化条件、原料配比、热处理工艺对样品磁性能的影响。发现溶胶的pH值为3.2时得到的样品矫顽力较小。将溶胶在不同温度下陈化,制得样品的矫顽力Hc随溶胶陈化放置时间逐渐减小然后趋于稳定,其中由常温下放置的溶胶制得样品的矫顽力较小且最先稳定。将Ni0.4Cu0.2Zn0.4FexO4(x=1.9,2.0,2.1)配方的薄膜在不同温度条件下热处理,发现x=2.0的样品性能较好。在600℃附近热处理6min,可以得到矫顽力Hc较低而饱和磁化强度Ms较高的样品:矫顽力最低可达1329 A/m,饱和磁化强度约为290kA/m。