快离子导体Li1.5Y0.5Zr1.5(PO4)3包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响

研发富镍低钴的先进正极材料是目前提高锂离子电池能量密度和降低电池成本的有效办法。然而,随着Ni含量的增加,富镍层状氧化物普遍存在前驱体合成困难、结构不稳定和界面活性高等一系列问题,阻碍了富镍层状氧化物正极材料的市场化推广。本文采用优化的共沉淀法制备出结构稳定的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NCM811)正极材料,同时在NCM811材料表面均匀包覆快离子导体Li_1.5Y_0.5Zr_1.5(PO₄)₃涂层,以克服富镍层状氧化物界面结构不稳定和易受电解液腐蚀的难题。在4.5 V高截止电压下,改性样品0.2 C的放电比容量为214.2 mAh·g^-1,10 C的放电比容量高达158.8 mAh·g^-1,高于原始样品的203.7 mAh·g^-1(0.2 C)和82.7 mAh·g^-1(10 C)。同时,改性样品在4.3 V下经1 C循环200次后的容量保持率高达84.7%,高于原始样品(61.94%)。     

Co掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2电化学性能的影响

本文以醋酸盐为原料,采用溶胶凝胶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2.研究Co掺杂后对Li1.2 Ni0.2-x/2Mn0.6-x/2 CoxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)材料结构以及电化学性能的影响.XRD和SEM测试表明:Co掺杂后样品结构未发生改变,均属于富锂锰基正极材料.电化学测试表明:Co掺杂能改善材料的倍率性能,提高材料的放电比容量.其中,x=0.02的材料Li1.2Ni0.19Mn0.59Co0.02O2具有最优异的电化学性能,0.05 C下的首次放电比容量由未掺杂的的217 mAh·g-1提升至332.6 mAh·g-1;0.1 C下经40次循环后放电比容量为171.6 mAh·g-1,保持率为85.5;.     

碳纳米管/天然石墨复合负极材料的制备与表征

利用碳纳米管(CNT)独特的结构和良好的导电性等特征,提高天然石墨的电子传导能力,本文采用喷雾干燥再高温煅烧的方法制备CNT/天然石墨锂离子负极复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学测试技术等方法对复合材料的结构和形貌及电化学性能进行表征.碳纳米管的包覆有利于在电极中构建空间三维导电网络,大大提高充放电比容量和循环稳定性能.电化学测试结果:在0.1C,纯天然石墨的首次放电比容量为359 mAh/g,CNT/天然石墨负极材料放电比容量为417 mAh/g,且在0.1C下循环100次后容量保持率仍有93.2;,比天然石墨提高16;.     

两步烧结法制备碳包覆的LiFePO4/C复合正极材料的研究

采用两步烧结法处理原位合成的碳包覆的LiFePO4/C复合正极材料,采用XRD、SEM对材料的结构及表面形貌进行了表征;通过CV、EIS及充放电测试仪进行电化学性能测试.结果表明,两步烧结法制备的材料具有良好的倍率性能及循环性能.0.2C时的首次放电比容量为142.5 mAh/g,循环30次后,放电比容量仍达到126.9 mAh/g;0.5 C时的首次放电比容量为122.9 mAh/g;1 C时的首次放电比容量为106.4 mAh/g;2 C时的首次充放电为81.3 mAh/g.     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的制备及性能研究

采用液态混合、固相反应相结合制备了锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C,研究了合成温度对材料结构和电化学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电,电化学交流阻抗(EIS)等测试方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征.考察焙烧温度对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响.结果表明:650℃的样品在25℃以0.1C进行恒流充放电,其首次放电容量为103.31 mAh/g,10次循环后的比容量为81.35mAh/g.     

新型复合正极材料5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C的制备及电化学性能研究

用固相法制备了5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.采用XRD、SEM、TEM和电化学测试等对材料进行了表征.结果表明,复合材料由LiMn0.9Fe0.1PO4和Li3V2(PO4)3两相组成,不含其它杂质.Li3V2(PO4)3的加入使得LiMn0.9Fe0.1PO4的电化学性能得到极大地提高.该复合材料在0.05 C和1C倍率下的放电比容量分别为162.8 mAh·g-1和129.6mAh·g-1,在1C倍率下循环50次后的容量保持率为90.1;.     

草酸前驱体法制备高性能钠离子电池正极材料NaNi0.5Mn0.5O2

采用草酸前驱体法和传统固相法分别合成了钠离子电池正极材料镍锰酸钠(NaNi0.5Mn0.5O2),并通过XRD,SEM,恒流充放电测试,电化学阻抗图谱(EIS)和循环伏安(CV)等测试方法,考察了两种材料在结构、形貌和电化学性能方面的差异.结果显示,用草酸前驱体法制备的材料为结晶良好的层状结构,无杂相存在,颗粒直径在1μm左右.在0.5C(60 mA·g-1)的倍率下,充放电电压范围为2.0～3.8 V时,草酸前驱体法和高温固相法制备的材料首圈放电比容量分别为119.4 mAh·g-1和123.7 mAh·g-1,100次循环后,容量保持率分别为58.3;和35.6;.基于工艺上的简单和有效特性,草酸前驱体法很有潜力作为规模制备钠离子电池层状氧化物正极材料的方法.     

碳源对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3性能的影响

分别以柠檬酸、葡萄糖和蔗糖为碳源,采用球磨与碳热还原结合法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。采用TG-DTA分析确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM及恒电流充放电等测试研究了碳源对产物物理及电化学特性的影响。结果表明,碳源的选择对产物形貌和电化学性能影响较大。不同碳源制备的材料都具有单一相的Li3V2(PO4)3晶体结构,以柠檬酸为碳源制备的磷酸钒锂综合电化学性能较好,0.1 C和1 C条件下,首次放电容量分别为151.0 mAh·g-1和131.6 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为95.0%和96.6%。     

锂硫电池硫-膨胀石墨正极材料的制备和性能研究

采用热膨胀法制备出膨胀率较高的膨胀石墨,并将膨胀石墨和升华硫进行混合热处理,制备出硫-膨胀石墨复合正极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,这种复合正极材料在25 mA/g的充放电条件下表现出良好的充放电性能,首循环放电比容量接近1600 mAh/g,经过50个放电循环后其比容量仍旧保持在1200 mAh/g之上.     

聚乙烯吡咯烷酮分子量对LiFePO4/C形貌及电化学性能的影响

以价廉、低毒的无机盐为原料、去离子水为溶剂,通过简易可行的络合溶胶-凝胶法合成了LiFePO4/C复合正极材料.利用XRD、SEM、EIS及恒流充放电测试考察了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量对试样的形貌及电化学性能的影响.结果表明,以PVP-k30为表面活性剂所合成的试样颗粒均匀细小、形貌较规则且单分散性良好;该试样具有优良的电化学性能,0.1C的放电比容量为155.7 mAh/g,3C倍率下放电比容量依然能保持112.4 mAh/g,明显优于其它分子量PVP所制备的试样.     

New solvents for the growth of substituted BaFe12O19 single crystals from high-temperature solutions

The solubility of a series of hexaferrite derivatives of BaFe₁₂O₁₉ in solvents of the system Na₂O-B₂O₃ with oxide ratios of 7:3 and 3:2 has been investigated. The temperature dependences of the saturation concentration in these solvents are determined for ferrites with the nominal compositions Ba_0.8Pb_0.2Fe₁₂O₁₉, BaFe₁₀Ga₂O₁₉, BaFe₁₀Al₂O₁₉ and BaFe₈Mn₂ Ti₂O₁₉. Single crystals of BaFe₁₂O₁₉, in which part of the metal ions are replaced by various amounts of Pb²⁺, Ga³⁺, Al³⁺ and Mn²⁺ + Ti⁴⁺ ions, are g rown from the solutions by the slow cooling technique. The distribution coefficients of the substituting ions and the compositions of the crystals obtained are established by microprobe analysis (EPMA). Information on the position of substitution is obtained from the Mössbauer spectra.     

Nucleation and growth of diamond

Nucleation and growth of diamond in the catalyst alloy Ni₇₀Mn₂₅Co₅, wt% have been observed at high temperature and pressure.     

碳纳米管负载RuO2纳米颗粒的制备及其Li-CO2电池性能

本文以水合三氯化钌溶液作为前驱体,通过简单的水热法将二氧化钌(RuO₂)纳米颗粒均匀负载在碳纳米管(CNT)基底上,成功制备出二氧化钌纳米颗粒分散均匀且具有三维多孔结构的RuO₂-CNT催化阴极。在相互交联的碳纳米管构成的三维多孔结构和RuO₂纳米颗粒高效的催化活性的双重作用下,显著提高了Li-CO₂电池的放电容量和循环性能。在100 mA·g^-1的电流密度下,首次放电比容量可达1 912 mAh·g^-1。此外,在电流密度100 mA·g^-1和恒定容量为500 mAh·g^-1的条件下,可稳定循环120个周期。本工作为Li-CO₂电池催化阴极的设计和制备提供了一种新的思路。     

Solidification of superalloy in a SiO2–ZrO2–B2O3 coating mould

The preparation of glass-lined coating mould from gels in the ternary system of SiO₂–ZrO₂–B₂O₃ has been investigated. The crystallization characterization and high temperature structure stability of this coating mould are demonstrated. We can find that the crystallization of t-ZrO₂ as well as the tetragonal to monoclinic phase transformation are, respectively, retarded and impeded owing to the encasement of SiO₂ matrix. While the inhibitive effect of B₂O₃ on crystallization of the SiO₂–ZrO₂–B₂O₃ coating mould is explained. Finally, DD3 single crystal superalloy melt can realize highly undercooled rapid solidification by adopting this coating mould, which further evinces that SiO₂–ZrO₂–B₂O₃ coating mould has an ideal nucleation inhibition for superalloy.     

钴酸钙薄膜的制备及高温吸波性能研究

以溶胶凝胶法制备的钴酸钙粉体为基础材料,在氧化铝陶瓷基板上涂覆烧结形成了钴酸钙薄膜,研究了薄膜的物相结构、温阻特性及电磁波吸收性能。研究发现,溶胶凝胶法制备的钴酸钙粉体由Ca₉Co₁₂O₂₈相组成,粉体颗粒均匀,具有一定的取向性生长,呈明显的片层状结构。烧结后的钴酸钙薄膜由细小的Ca₃Co₄O₉相组成,与氧化铝基板结合紧密,厚度在20 μm左右,薄膜的方阻值随着温度的升高迅速下降,在300~800 ℃保持在20 Ω/□左右。800 ℃钴酸钙电阻膜型超材料吸波体在8~18 GHz显示出了对电磁波双吸收峰特征。     

Raman spectrum studies of the glasses in the system Na2O---Al2O3---P2O5

Raman spectra of ternary sodium aluminosphosphate glasses indicate that for glasses with Al₂O₃/P₂O₅<0.63, the glass network is mainly built up of (PO₃)_n^n- chains and rings or different kinds of phosphate groups and AlO₄ tetrahedra; for glasses with Al₂O₃/P₂O₅>0.63, the glass network is mainly built up of AlPO₄ groups.     

FeNi、NiMnCo及其复合触媒中Ⅰb型金刚石的生长特性

本文以Ni₇₀Mn₂₅Co₅和Fe₆₄Ni₃₆合金及其复合合金作为触媒,采用高温高压温度梯度法在5.6 GPa压力下,对不同温度下沿(100)晶面生长的Ⅰb型金刚石的生长特性进行了研究,研究表明:以Fe₆₄Ni₃₆触媒合成出的金刚石在以(111)晶面为主的晶形高温生长范围内出现了一段约50 K范围的裂晶生长区,而以Ni₇₀Mn₂₅Co₅触媒合成的金刚石在生长温度范围内,特别是在以(111)晶面为主的晶体生长高温区域内容易出现连晶缺陷;高温下Fe₆₄Ni₃₆触媒过度熔融可能是晶体容易产生裂晶的原因,Ni₇₀Mn₂₅Co₅触媒熔体黏性较低可能是容易形成连晶的原因;采用两种触媒复合的方式有效避免了裂晶和连晶的产生;拉曼光谱表征发现连晶的晶体内部质量与单晶的晶体质量相近,裂晶中晶格畸变和杂质较多,晶体内应力较大,复合触媒体系合成的金刚石晶体内应力小,质量好。     

Surface modification of a TiO2 film electrode prepared by the sol-gel method and its effect on photoelectrochemical behavior

The surface of a TiO₂ film electrode, about 1 μm thick, prepared by the sol-gel method, was modified by being additionally coated with about 0.1 μm thick TiO₂---SiO₂, TiO₂---ZrO₂ or TiO₂---Al₂O₃ films. The effect of the additional coating on the photoelectrochemical properties of a TiO₂ film electrode was investigated in detail. On addition of the second additive to TiO₂, the flat band potential was shifted toward negative potential for SiO₂ and positive potential for ZrO₂ and Al₂O₃, which is attributed to the change in the point of zero zeta potential (pzzp), not in the electron affinity (EA). However, enhancement in photocurrent was not observed for all the cases.     

Bi26-x-yMxNyO40(M,N=Fe,Co, Gd)软铋矿薄膜的制备和强磁光效应

磁光材料是现代光通信产业中不可或缺的关键功能材料。为了实现光通信器件的小型化,高质量磁光薄膜材料受到关注。软铋矿型Bi₂₅FeO₄₀具有高对称性的立方晶体结构,单位体积所含铋离子浓度高,理论上应具有较强的磁光效应,但却因为磁性偏弱、制备困难等缺点而限制了其应用。本文采用射频磁控溅射法,在掺钇二氧化锆(YSZ)基底上沉积获得具有立方相软铋矿型结构的Bi_26-x-yM_xN_yO₄₀ (M, N=Fe, Co, Gd)磁光薄膜,并对其形貌、磁性、透过率、磁圆二色信号等进行表征。结果表明,薄膜均较为平整,厚度约为190 nm,在近红外区的透过率约为60%~70%。薄膜的磁性随着掺杂离子含量的提高逐渐增强。Bi_13.6Gd_2.7Co_4.0Fe_5.7O₄₀/YSZ薄膜具有强磁光效应,在716 nm处的磁圆二色光谱信号高达到1 710 deg/cm,有望应用于集成光隔离器等光通信器件中。