绿色工程教育在化工实验教学中的探索与实践

加强绿色工程教育对于培养适应未来化工行业发展的人才非常重要。文章在分析绿色工程教育概念与内涵的基础上,以四川大学化学工程学院为例,介绍了其围绕学科特色、融入绿色工程教育理念开展实践教学的探索与实践,并强调从发挥学科优势、强化课程竞赛两方面持续改进化工专业实验教学,以帮助学生学好化工学科知识,树立建设化工强国的人生理想。     

流变相法合成高倍率性能优异的LiFePO4/C复合材料

以月桂酸为碳源和表面活性剂,采用流变相法合成性能优异的LiFePO4/C复合材料.研究了不同制备方法对材料结构、形貌和电化学性能的影响.采用XRD、SEM、电化学循环性能测试以及循环伏安测试对材料进行表征.结果表明:相比固相法,流变相法合成的材料粒径更小,仅有200 nm,且分布均匀;0.1 C下材料的放电比容量可达155mAh/g,10 C放电比容量高达115mAh/g,且经820次循环后容量保持率高达95％,再经20C放电,比容量仍有101mAh/g,具有优异的高倍率循环性能.     

金属元素掺杂Li3V2(PO4)3正极材料的研究进展

金属元素掺杂能从本质上改善Li3V2(PO4)3的电子电导率和锂离子扩散速率,从而提高材料的电化学性能.概述了近年来金属元素掺杂Li3V2(PO4)3的研究进展,分别从掺杂元素和表征技术两方面进行综述,介绍了Mg2+、Ni2+、Cr3+、Co2+等金属离子掺杂对Li3V2(PO4)3的结构以及电化学性能的影响,并对进一步的研究方向和发展趋势提出了见解.     

磷化工的发展方向及创新平台的建设

分析了中国磷矿的特点和当前磷化工发展中存在的问题,提出发展磷化工的重要性。同时,指出中国磷化工行业未来的发展方向:为低品位磷矿利用提供技术支撑;开发具有自主知识产权的磷化工技术,创立中国高纯磷化工产品的新体系和工程化技术体系;调整产业布局,生产高端的、功能性的磷化工产品;加强磷石膏应用研究,推进循环经济发展与节能减排;建立磷矿国际评价试验研究中心,搭建起磷化工研究及创新平台。     

对当前磷化工产业发展的建议

指出了我国现阶段磷化工行业所面临的问题,有针对性的提出了解决方案。具体的提出了当前磷化工行业的几个急需改进的关键技术,详细地论述了其现状,深刻地分析了它们对我国磷化工行业的深远意义,认为对这些技术进行深入研究是必要的。     

喷雾热解制备高能量密度尖晶石LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4正极材料

以喷雾热解法制备出了能量密度高, 电化学性能优异的LiCr_0.2Ni_0.4Mn_1.4O₄正极材料。采用热重分析、X射线衍射、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗等手段进行了测试与表征, 并且在现有市售高电压电解液耐受条件下, 对不同截止电压(3.6~5.0 V, 3.6~5.2 V)的电化学特性做了详细的研究。结果表明: 此法所得材料峰形尖锐结晶良好, 且无杂质相生成, 粒度分布较为均一, 为微米-亚微米级颗粒。在5.2 V充电截止电压下, 0.5C倍率下首次放电容量高达142.9 mAh/g, 且0.5C及1C下二者的能量密度均在600 Wh/kg以上。当截止电压为5.2 V, 放电深度增大, 低倍率比容量提高, 但大倍率容量, 循环稳定性及放电电压工作平台下降均较为明显。     

锌掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料结构和电化学性能的影响

采用草酸盐共沉淀法制备出锌掺杂的锂离子电池正极材料,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱(EDS mapping)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)测试,研究Zn2+掺杂对材料晶体结构、形貌及电化学性能的影响。实验结果表明,Zn2+掺杂可抑制高镍材料中的离子混排,形成多孔结构,缩短Li+的扩散路径,从而改善材料的倍率和循环性能。在2.7~4.3 V电压范围内,10 C倍率下Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))0.99Zn0.01O2表现出87.8 m Ah·g-1的放电比容量,比LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O2提高了37.0%,1 C倍率下循环100圈后,Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))0.99Zn0.01O2的容量保持率为84.7%,比未掺杂的材料提高了12%。EIS测试结果则进一步验证锌掺杂有效降低了材料的电荷传质阻抗。     

改良水热法合成磷酸亚铁锂的研究

采用水热法制备的磷酸亚铁锂(LiFePO4)正极材料具有颗粒细小、粒径分布窄等特点;且水热法本身具有工艺条件易于控制、能耗低等优点,有望解决当前LiFePO4生产批次不稳定的难题,是一种有应用前景的LiFePO4生产方法。传统水热制备工艺需要加入过量锂,增加了生产成本。改良水热法制备LiFePO4,选择非纯水溶剂,极大地减少了锂用量,有利于Li+沉淀,且抑制了晶体的过度发育和颗粒间的团聚,加快LiFePO4成核、降低晶体生长速率,减小粒径。材料的大倍率放电性能比传统水热法优越,10 C放电比容量达94 mAh/g。随后研究水热合成温度、时间对样品性能的影响,结果表明:反应温度170℃,反应时间12 h合成的样品晶型结构完善,循环电性能最佳。     

正极材料LiFePO4掺碳改性研究进展

综述了掺碳改性技术在锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)各种合成工艺路线中的研究进展,总结了掺碳的碳源种类。掺碳改性对LiFePO4电导率的提高起到了重要作用,使材料电性能得以提高,是目前改善LiFe-PO4性能最具实效性的途径。随着LiFePO4材料的研究与应用日趋成熟以及各种新型材料制备技术的发展,LiFe-PO4掺碳改性技术、掺碳碳源的种类等相关问题的探索将向更广阔的空间拓展。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的LaF_3包覆改性研究

通过沉淀法对高镍LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料进行了LaF_3包覆,采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、恒流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)对材料的结构、形貌、成分和电化学性能进行了表征,系统的研究了LaF_3包覆对材料的性能影响。结果表明,LaF_3在Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2材料表明形成了均匀的包覆层,LaF_3包覆后未影响主体材料的晶体结构。LaF_3包覆后的材料倍率性能和循环性能均优于未包覆的原材料。在3.0~4.6 V电压范围和170 m A·g-1的电流密度下循环100周后,包覆量为1.0 wt%的材料容量保持率为84.6%,而未包覆的材料容量保持率仅为66.7%。包覆层的存在避免了电解液和主体材料的直接接触,减少了电解液的氧化和HF的腐蚀,稳定了材料的结构,极大的减小了电极极化程度,从而提高了材料的电化学性能。