溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8的初步探讨

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1+xV3O8,并用X射线衍射、扫描电镜观察、充放电循环测试、循环伏安法扫描等,研究了Li1+xV3O8的物相结构、表面形貌以及电化学性能等,并探索了合成工艺条件对材料的电化学性能的影响。结果表明,温度为400℃时合成的Li1+xV3O8晶粒较为细小均匀,粒径大小相对较为均一,颗粒大小在0.5—1.0μm左右,这些小晶粒将有效地增加其比表面积,同时电化学性能较好,10mA/g的电流密度下首次放电容量为230 mAh/g,20次循环之后容量仍能达到180 mAh/g,循环性能较好。随着合成温度增高,首次放电容量减小,循环效率降低。     

Al2O3修饰改进Li1+xV3O8的电化学性能

采用高温固相法合成了Al2O3修饰的Li1 xV3O8自正极材料,用X射线衍射、恒电流充放电实验、循环伏安法等对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明Al2O3修饰使得Li1 xV3O8材料的层间距离增大,材料的导电性能和电化学反应的可逆性提高.当Al2O3含量为6mol%时,Li1 xV3O8表现出良好的循环性能,首次放电容量达到219mAh/g,10次循环后容量保持率为92.3%.     

溶胶-凝胶-微波法制备Li1＋xV3O8及其性能研究

直接利用微波将溶胶一凝胶制备的干凝胶前驱体于450℃下快速合成了纯相、晶粒发育度较低的层状Li1 xV3O8.通过XRD、C-V和循环充放对样品的电化学性能进行了测试,结果表明,(100)晶面取向显著降低,2.5V放电平台明显.室温下,截止电压4～2V范围内,首次放电比容量迭318mAh/g.各项性能均优于传统固相法合成的材料.     

β-MxV2O5(M=Li,Na,K)的溶胶凝胶法合成及其高温阴极放电性能

用柠檬酸盐溶胶-凝胶工艺制取了三种β-MxV2O5氧化物Li0.3V2O5、Na0.33 V2O5和K0.25V2O5;TG和DTA试验显示干凝胶焙烧过程中出现两个吸热峰,中间有一个放热峰;XRD分析表明高温处理时Li0.3 V2O5可氧化成LiV3O8和V2O5,而Na0.33V2O5和K0.25有较好的化学稳定性;模拟Li-B合金/LiCl-KCl/β-MxV2O5(或α-V2O5)热电池500℃放电试验表明β相阴极放电较α相平稳,但初始电压峰值略有降低,β-Li0.3V2O5相因具有较α-V2O5相更通畅的Li+快速扩散通道,且通道内没有Na+或K+大离子对Li+扩散的阻碍,放电最为平稳,有效比容量最高.     

Li1+xV3O8的化学嵌锂行为及热稳定性

采用焙烧前驱体的方法制取了Li1+xV3O8粉末,对制备的Li+xV3O8进行了化学嵌锂.采用原子吸收光谱分析锂含量,利用XRD、SEM分析嵌锂过程中产物的晶体结构和颗粒形貌,对烧结前驱体和嵌锂样品进行了TG和DSC分析.结果表明随着嵌锂时间的延长,嵌入到Li+xV3O8基体中的锂就越多,锂的嵌入速度则越来越慢.随着嵌锂的进行,LiV3O8的峰值逐渐减弱,同时出现新相Li4V3O8的峰.锂化产物随锂含量的升高熔化温度略微有所提高,熔化时吸收的热量也有所增加.这可能是由于Li+的嵌入使得Li+xV3O8结构得以改变以及晶粒、颗粒发生的变化综合作用的结果.     

锂离子电池复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3的制备与性能研究

以FePO4·xH2O、V2O5、NH4H2PO4和Li2CO3为原料,以乙二酸为还原剂,在常温常压下经机械活化并还原嵌锂,形成无定形的5LiFePO4·Li3V2(PO4)3前驱体混合物,然后低温热处理合成出晶态的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3.分别研究了复合材料的物相结构、形貌、电化学性能.SEM图像表明合成的材料粒径小、分布均匀,一次粒径为100～200nm.充放电测试结果表明,650℃烧结12h制得的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3电化学性能优良,1C放电比容量高达158mAh/g,达到该复合材料的理论比容量(156.8mAh/g).复合材料具有良好的倍率性能和循环性能,在10C放电比容量高达114mAh/g,100次循环后容量几乎无衰减.循环伏安测试表明,复合材料的脱嵌锂性能优良,且明显优于单一的LiFePO4和Li3V2(PO4)3.     

锂离子电池正极材料Li1.12Ni0.8Mn0.1Co0.1O2的制备及电化学性能研究

采用高温固相法制备样品Li1.12Ni0.8Mn0.1Co0.1O2,采用XRD(X-ray diffraction)、SEM(Scanning electron microscope)、CV(Cycle voltammograms)和充放电循环等测试分析了材料的物理化学性质及电化学性能。XRD分析表明在合成温度为800℃时,所合成的产物为α-NaFeO2型的层状结构;SEM分析表明在合成温度为800℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒。在40mA/g和2.5~4.3V的电压范围内,其首次放电比容量为184.1mAh/g,首次放电效率为85.9%。随着充放电次数的增多,材料的不可逆放电容量逐步减小,循环稳定性增强。循环20周后放电比容量仍能达到171.7mAh/g,容量保持率为93.26%。测试结果表明,800℃合成的正极材料Li1.12Ni0.8-Mn0.1Co0.1O2具有较高的放电比容量和优异的电化学稳定性。     

不同锂源对LiFePO4正极材料性能的影响

分别以Li2CO3,LiCl为锂源与FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4混合,常温机械活化后在惰性气氛中经高温烧结,合成出纯相LiFePO4正极材料.采用X射线衍射仪,扫描电镜和电化学测试等对样品进行了表征,考察了不同锂源及合成温度对LiFePO4的物理特性和电化学性能的影响.结果表明,以Li2CO3、LiCl为锂源均能合成出橄榄石型LiFePO4正极材料,但以LiCl为锂源合成的样品中含有Fe2P2O4、LiFe5O8等微量杂质;其中以Li2CO3为锂源在650℃下烧结12h合成的样品具有优良的电化学性能,室温下以0.1和1C倍率放电,首次放电比容量分别为153.9和126.5mAh/g,循环性能较好.     

碳热还原法制备LiVPO4F及其电化学性能

以LiF、V2O5和NH4H2PO4为原料,C为还原剂,采用碳热还原法两步合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F.考察了不同合成温度、时间对产物晶形结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明,当合成温度、时间分别为750℃、30min时,所合成的LiVPO4F样品属于三斜晶系,且颗粒分布比较均匀.该材料以0.2C充放电,首次放电容量为119mAh/g,放电平台在4.2V左右(vs.Li/Li ),循环30次后其比容量达89mAh/g.     

纳米Li4Ti5O12/C复合材料的制备与性能

基于煅烧温度对Li4 Ti5O12粒径与反应性的影响,采用两步固相反应制备了纳米Li4 Ti5 O12/C复合材料,并采用XRD、SEM、TG/DTA、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试进行了表征.结果显示,无定形TiO2和Li2 CO3原料于600℃反应生成Li2TiO3和金红石TiO2复合物,晶粒基本无生长;高于700℃煅烧,复合物转化为Li4 Ti5 O12,但晶粒生长增速.在原料中掺入蔗糖于800℃一步固相反应制备Li4 Ti5O12/C复合材料,可显著抑制晶粒生长,但产物中含有金红石TiO2杂相,电化学性能不佳.采用两步固相反应,原料于600℃预热处理得到Li2TiO3/TiO2复合物,然后掺入蔗糖于800℃高温煅烧,可制得粒径约100～200nm的纯相Li4 Ti5O12/C复合材料,0.2C放电容量达167.3mAh/g,1C放电容量达163.1mAh/g,1C循环30周后容量保持率达96％.     

La2O3、Y2O3掺杂对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷性能的影响

以(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3为基体,研究了单、双组分掺杂La2O3、Y2O3对BNBT6陶瓷的压电和介电性能及微观结构的影响。XRD分析表明:掺杂La2O3、Y2O3均得到钙钛矿结构。SEM分析表明,分别掺杂0.2%La2O3和0.2%Y2O3使得陶瓷晶粒增大,压电常数提高,双组分掺杂La2O3、Y2O3在掺杂量0.12%La2O3+0.08%Y2O3时,压电常数d33增大到最大值144.6×10-12C/N,介质损耗降低到最小值0.039。     

添加烧结助剂Li_2O对Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)性能影响的研究

研究了烧结助剂Li2O对Ce0.8Gd0.2O1.9性能的影响.体密度与SEM测试结果表明,添加约3%(摩尔分数)Li后,1450℃烧结试样的相对密度达到了98%,与传统固相反应1600℃烧结的Ce0.8Gd0.2O1.9相当,说明试样的致密烧结温度降低了约150℃,,烧结致密同时Ce0.8Gd0.2O1.9的平均晶粒尺寸仅为5μm,较纯Ce0.8Gd0.2O1.9(10}tm)明显细化且有良好的机械强度.通过XRD图谱分析可知,在1450℃添加烧结助剂烧结使Ce0.8Gd0.2O1.9致密化的同时并无新相出现,Ce0.8Gd0.2O1.9仍为萤石结构的单相.交流阻抗谱结果表明,添加3%(摩尔分数)Li的Ce0.8Gd0.2O1.9与1600℃烧结的纯Ce0.8Gd0.2O1.9相比电导率增大同时活化能降低.Li2O是一种效果良好的烧结助剂.     

纳米流体强化相变蓄冷的数值模拟

采用Fluen软件对封闭腔内Cu-H2O纳米流体强化相变蓄冷进行了数值模拟,重点分析Cu纳米粒子添加量和Gr数对蓄冷性能的影响,并解释其换热机理.研究结果表明:Gr数对其结冰时间影响不大,但纳米流体的质量分数是影响纳米流结冰时间的一个主要因素.对于一给定的Gr数,随着纳米粒子质量分数的增加,结冰时间减少,这是由于纳米流体相比基液具有较高的导热系数.另一方面,由于纳米流体融解潜热降低,则纳米流体结冰时,每单位质量的纳米流体需要的能量较少,所以纳米流体具有较高的热释放率,在相变储能应用中具有巨大优势.     

沉积温度对ZrO2薄膜相结构和透射率的影响

利用射频反应磁控溅射在显微玻璃、单晶硅片、NaCl片和石英上沉积ZrO2薄膜.薄膜厚度80 nm～100 nm.利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线能谱仪、分光光度计和原子力显微镜研究了沉积温度对薄膜相结构和O/Zr、透射率的影响.研究发现,沉积温度升高,非晶相减少,结晶相增多;晶粒尺寸增大;沉积温度为370 ℃,透射率明显下降.     

Eu3+、Dy3+和Er3+对制备堇青石晶相转变的对比表征

以菱镁矿风化石、工业Al2O3和SiO2微粉为原料,固相反应烧结合成制备堇青石.通过在反应物中分别加入不同含量的Eu2O3、Dy2O3和Er2O3,研究分析和对比了Eu3+、Dy3+和Er3+对堇青石晶相组成、晶粒大小、晶胞常数、结晶度及显微结构的影响.采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构,利用X'Pert Plus 软件对结晶相的晶胞参数和结晶度进行分析,采用半定量法对试样晶相组成进行计算,利用Scherrer公式计算堇青石的晶粒大小.结果表明:由于Eu2O3、Dy2O3和Er2O3的加入,通过固相反应烧结所得堇青石试样中出现了莫来石相,Eu3+、Dy3+和Er3+对Mg2+的置换作用改变了堇青石相晶格常数和晶胞体积.随着添加剂含量的增加,堇青石结构中液相量增加,相对结晶度降低,常温致密度提高,堇青石晶粒粒径减小.综合对比分析,Eu2O3对堇青石晶相转变的影响程度最弱,Er2O3对堇青石晶相转变的影响程度最强,对提高合成堇青石的烧结性和热震稳定性效果最好.     

基于单片机的三相步进控制器设计

针对三相步进电机作为运动执行机构的特点,设计了步进电机脉冲输出控制器,应用普通的89C51单片机作为微处理器,在设计软件的支持下,可预制输入三相步进电机步进数,由单片机外围键盘电路,选择步进电机单步、正转或反转的三种不同供电方式工作,键盘电路的不同按键组合,选择不同的控制脉冲输出,经单片机I/O通道和有关外围电路,按输入的步进数输出三相步进脉冲,经前置放大后,输出驱动三相步进电机控制信号,为驱动三相步进电机功率放大电路提供了足够的输出电压.     

BaFe12O19/A12O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷的柠檬酸SOl-Gel合成及其微波性能的研究

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/A12O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷,并对其介电常数及其磁导率在1MH2～6GHz下的变化规律进行了研究.结果表明,BaFe12O19/Al2O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷的合成与体系中Fe/Ba、烧结温度密切相关;其介电常数、磁导率基本都随测试频率的增加而下降;介电损耗值最大可达到0.30磁损耗值较小.     

均分散石墨烯的水热法制备及表征

以氧化石墨烯为原料、水合肼为还原剂,采用水热法制备均分散石墨烯,以X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶红外（FT-IR）、热重（TG）等分析方法研究所得石墨烯的物相、形貌及组成;为了测试电学性能,利用所得石墨烯分散性良好的特点,采用真空抽滤法制得石墨烯薄膜,以SEM观察薄膜的断面及表面形...     

Eu3+、Dy3+和Er3+对制备堇青石晶相转变的对比表征

以菱镁矿风化石、工业Al₂O₃和SiO₂微粉为原料, 固相反应烧结合成制备堇青石。通过在反应物中分别加入不同含量的Eu₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃, 研究分析和对比了Eu³⁺、Dy³⁺和Er³⁺对堇青石晶相组成、晶粒大小、晶胞常数、结晶度及显微结构的影响。采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构, 利用X'Pert Plus软件对结晶相的晶胞参数和结晶度进行分析, 采用半定量法对试样晶相组成进行计算, 利用Scherrer公式计算堇青石的晶粒大小。结果表明: 由于Eu₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃的加入, 通过固相反应烧结所得堇青石试样中出现了莫来石相, Eu³⁺、Dy³⁺和Er³⁺对Mg²⁺的置换作用改变了堇青石相晶格常数和晶胞体积。随着添加剂含量的增加, 堇青石结构中液相量增加, 相对结晶度降低, 常温致密度提高, 堇青石晶粒粒径减小。综合对比分析, Eu₂O₃对堇青石晶相转变的影响程度最弱, Er₂O₃对堇青石晶相转变的影响程度最强, 对提高合成堇青石的烧结性和热震稳定性效果最好。