同步辐射XAFS研究高比能LiMn2O4材料的局域结构

用EXAFS和XANES技术研究了高温固相反应法合成尖晶石结构的LiMn2O4中Mn原子的局域结构受到焙烧温度的影响.XANES结果表明,B1峰和B2峰强度分别与Mn3+,Mn4+的含量高低相关,焙烧温度愈高,B1峰的强度愈大.EXAFS给出的结构参数结果进一步表明,LiMn2O4(673K)的Mn-O第一配位和MnMn第二配位的无序度σ1(0.0059nm)和σ2(0.0092nm)分别小于及大于LiMn2O4(973K)的σ1(0.0066nm)和σ2(0.0081nm),LiMn2O4(1073K) 关键词： XAFS 局域结构 尖晶石LiMn2O4     

金属氧化物包覆LiMn_2O_4的红外光谱及光电子能谱研究

本文采用溶液化学的方法,在锂离子电池正极材料LiMn2O4上包覆一层金属氢氧化物前驱体,再通过热处理得到稳定的金属氧化物包覆层。傅立叶红外光谱(FIIR)的研究表明,当包覆LiMn2O4中外来金属原子的实际百分比小于1.11%时,不能探测到包覆层红外信号。X射线光电子能谱(XPS)的研究表明,表面包覆层中Al或Mg的存在不仅削弱Mn-O键的作用,而且给体系引入过多的正电荷,导致Mn(2p)结合能的降低。包覆层中的Al2O3和MgO均在加热过程中向LiMn2O4体相中扩散;而包覆层中的SnO2在焙烧后并未进入LiMn2O4晶格内,而是附着于其表面。     

锂离子电池掺钴正极材料电子结构的DV-Xα研究

采用原子基表示的第一原理赝势方法 ,计算了正极材料LiMn2 O4的电子结构 ,发现LiMn2 O4的价带主要是由Mn(8)和Mn(9)的 3d轨道和O(7)、O(6 )、O(4 )的 2p轨道构成 ,导带主要是由Mn(8)和Mn(9)的 3d轨道和O(7)的 2 p轨道构成 .通过计算Li5Mn7CoO8的电子结构 ,发现在LiMn2 O4中用钴离子取代 16d位锰离子将使电极材料的费米能减小 ,放电电压降低 ;锂离子的净电荷增大 ,锂离子与氧离子的相互作用增强 ,可逆容量降低 ;同时由于价带宽度变窄 ,Co-O键间的相互作用比Mn -O键间的相互作用强 ,所以 ,结构稳定性增加 ,电极循环性能改善 .     

锂离子电池掺钴正极材料电子结构的DV-Xa研究

采用原子基表示的第一原理赝势方法，计算了正极材料LiMn2O4的电子结构，发现LiMn2O4的价带主要是由Mn(8)和Mn(9)的3d轨道和O(7)、O(6)、O(4)的2p轨道构成，导带主要是由Mn(8)和Mn(9)的3d轨道和O(7)的2p轨道构成．通过计算Li5Mn2C0O8的电子结构，发现在LiMn2O4中用钴离子取代16d位锰离子将使电极材料的费米能减小，放电电压降低；锂离子的净电荷增大，锂离子与氧离子的相互作用增强，可逆容量降低；同时由于价带宽度变窄，Co-O键间的相互作用比Mn-O键间的相互作用强，所以，结构稳定性增加，电极循环性能改善．     

锂离子电池相关材料的Raman光谱学研究

锂离子电池是目前综合性能最好的可充电池。本文总结我们实验室用Raman光谱学研究锂离子电池相关材料的一些结果 ,包括聚合物电解质的微结构和离子输运机制 ,低温热解碳负极材料的结构表征和锂离子在其中的嵌入 /脱出机理 ,元素替代引起正极材料LiMn2 O4的结构变化以及在充放电过程中电极 /电解质界面形成的钝化层的性质及其对电池性能的影响     

第一性原理计算：锰酸锂掺杂Fe和Co的性质研究

文章基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了LiMn2O4电池材料在掺杂Fe和Co离子时的电子结构和电化学性能。发现Fe\Co取代Mn3+在热力学上是会更加稳定,提升电化学性能。掺杂Fe后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.3%);掺杂Co后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.5%)。这两种掺杂方式让与之相邻的Mn3+被氧化成Mn4+,从而降低了Jahn-Teller畸变情况产生可能性。对于掺Fe尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15FeO32),Mn环境中的Li离子会更容易被提取,第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.623V;对于掺Co尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15CoO32),第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.101V。研究为锂电池电容量研究提供理论数据的参考。     

铝掺杂锰酸锂正极材料制备及第一性原理研究

采用固相法制备出高纯度纳米LiAl0.25Mn1.75O4并用此制备成了半电池,对其进行充放电循环测试和阻抗测试,并与原始LiMn2O4的测试结果相比较。另采用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了掺铝锰酸锂LiAl0.25Mn1.75O4的能带结构、态密度和原子布居,实验与计算分析结果表明LiAl0.25Mn1.75O4在室温下0.01C放电时首次放电容量为124.8mAh/h,室温0.2C下50个循环周期后放电比容量保持率可达到83.6%;LiAl0.25Mn1.75O4的能带带隙为0.21eV,分态密度中Al-s轨道与O-s轨道在-20eV左右的明显杂化,均表明LiAl0.25Mn1.75O4材料具有高导电率、高结构稳定性、高比容量保持率的性能,这为推动锂离子电池锰酸锂正极材料的发展提供理论依据。     

Photoemission Spectroscopy and Electronic Structures of LiMn2O4

We study the electronic structures of LiMn2O4 by x-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy （XPS, UPS） and resonant photoelectron spectroscopy （RPES）. XPS data suggest that the average oxidation state of Mn ions is 3.55, probably due to the small amount of lithium oxides on the surface. UPS and RPES data imply that Mn ions are in a high spin state, and RPES results show strong Mn3d-O2p hybridization in the LiMn2O4 valence band.     

Sc3+掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料制备及性质

采用固相分段反应的方法,以LiOH·H2O、MnO2 和Sc2O3 为原料,合成了一系列Sc3+掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料Li1+xScyMn2-yO4 (y=0. 01、0. 02、0. 06、0. 10).利用X射线衍射测试研究了材料的结构,掺杂后的Li1+xScyMn2-yO4 保持了尖晶石相Fd3m结构.测试了材料的电化学性能,初次放电容量最高可达到135mAh/g, 40次循环后容量衰减率小于2%, X射线衍射测试显示尖晶石相得到了很好的保持. Sc3+掺杂显著提高了尖晶石型LiMn2O4 材料的性能.     

Raman spectroscopy study of in situ change in laser irradiated LiMn2O4

A spinel LiMn2O4 is investigated via Raman spectroscopy at 514.5-nm excitation and X-ray diffraction. The dependence of Raman spectra on the different irradiated laser powers is determined and found to be different from that at 632.8-nm excitation. Based on our extensive analysis, our experimental results can be attributed to the laser heating effect, which reduces the Mn4+ cation concentration in the local area. Consequently, the decrease in average Mn valence in the local area unavoidably induces the Jahn-Teller effect and local lattice distortion, which accounts for the evolution of the measured Raman spectra of spinel LiMn2O4.     

水热-溶胶-凝胶法制备高比表面积MgAl2O4尖晶石

以金属硝酸盐为原料,聚乙烯醇为稳定剂,在200℃水热反应温度下制备了氧化铝和氧化镁凝胶经700℃焙烧4h后获得高纯度、结晶完整的镁铝尖晶石(MgAl2O4).用XRD、TG-DTA、SEM和BET等表征结果表明,加入PVA-124可以对胶体粒子起到保护作用,阻止胶粒因热运动碰撞而聚集,并使铝、镁氧化物胶粒均匀混合,在较...     

Raman and FTIR spectroscopy study of LiFeTiO<Subscript>4</Subscript> and Li<Subscript>2</Subscript>FeTiO<Subscript>4</Subscript>

We report the Fourier transform infrared (FTIR)–Raman spectroscopy study of spinel Li–Fe–Ti–O oxides viz., LiFeTiO₄ and Li₂FeTiO₄ in order to probe structural details such as type of bonding networks viz., octahedral and tetrahedral, and type of different atomic bonds present in those materials. Both the samples were prepared through solid-state reaction route prior to high-energy ball-milling. All the phases prepared through solid-state reaction and ball-milled were probed using X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, and FTIR–Raman spectroscopy. X-ray diffraction study indicates spinel phase formation with Fd3m space group symmetry for both LiFeTiO₄ and Li₂FeTiO₄. However, pure phase of Li₂FeTiO₄ was not achieved in these preparation routes, rather mixed phases of Li₂FeTiO₄ and Fe₂TiO₄ were achieved. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) analysis indicated porous microstructure for LiFeTiO₄ while more agglomerated microstructure for Li₂FeTiO₄. Ball-milling reduces the grain size partly for both the samples. FTIR–Raman spectroscopy indicates the presence of LiO₄ tetrahedral, LiO₆ and TiO₆ octahedral in the spinel network. Presence of Li–Li–O type bonding was also indicated from spectroscopy analysis. Existence of Fe₂TiO₄ phase with Li₂FeTiO₄ was also identified from both FTIR and Raman spectrum. Effect of ball-milling on the spectrum has been exhibited by broadening and peak shifting the FTIR–Raman spectrum, arising from the enhanced lattice strain and structural disorder.     

Sonochemical preparation of high surface area MgAl2O4 spinel

High surface area MgAl(2)O(4) has been synthesised by a sonochemical method. Two kinds of precursors were used, alkoxides and nitrates/acetates and in both cases nanostructured MgAl(2)O(4) was obtained. The effect of the addition of a surfactant during the sonication, cetyl trimethyl ammonium bromide, was also investigated. In the case of alkoxides precursors the as-made product is a mixture of hydroxides of aluminium and magnesium, while with nitrates/acetates a gel is obtained after sonication, containing the metal hydroxides and ammonium nitrate. Heating at 500 degrees C transforms the as-made products into MgAl(2)O(4) spinel phase. The surface area is up to 267m(2)/g after treatment at 500 degrees C and 138m(2)/g at 800 degrees C.     

新型螯合磁性纳米Fe_3O_4的制备及其性能研究

采用共沉淀法制备了磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子,并通过硅烷偶联剂对其表面进行改性,进一步在其表面偶联修饰氨基硫脲,制备了螯合磁性纳米Fe3O4粒子。利用广角X射线衍射仪(WAXD)、红外光谱仪(FTIR)、分光光度计等对磁性纳米粒子的结构和性能进行了表征。结果表明,纳米Fe3O4为反尖晶石结构,通过偶联修饰可以实现氨基硫脲在纳米粒子表面的化学改性。螯合磁性纳米粒子具有良好的分散性和磁响应性,且对多种金属离子(Pb2+、Hg2+、Zn2+、Cd2+)具有良好的螯合效果。     

多孔SiO2包裹磁性纳米颗粒Fe3O4的制备与表征

采用加热分解油酸铁法制备了Fe₃O₄磁性纳米颗粒,并用有机模板和反相微乳液相结合的方法将磁性纳米颗粒包裹在多孔二氧化硅中.用红外光谱(FTIR)研究了不同的处理方式对油酸铁表面官能团的影响及油酸的反应浓度和加热分解油酸铁的过程中升温速率对Fe₃O₄纳米颗粒的影响.结果表明,用乙醇和丙酮处理后的固态蜡状油酸铁表面的油酸基团会受到损害,将不利于加热分解时形成单分散性的Fe₃O₄纳 关键词： 3O₄纳米颗粒')" href="#">Fe₃O₄纳米颗粒 2包裹')" href="#">多孔SiO₂包裹 反相微乳液法 油酸铁