(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Y,Sm,Eu,Tb;x=0.1～0.5)的晶体结构及磁性质研究

采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Y,Sm,Eu,Tb;x=0.1～0.5)稀土锰氧化物多晶样品.X射线衍射(XRD)分析表明掺杂RE部分替代La以后,样品的晶体结构为正交结构,空间群为Pbmm.在室温(300K)和液氮温度(77K)下分别测试了样品的磁性质,发现磁性质的改变与RE的掺入量以及RE的离子半径有关.在掺Tb的样品中明显存在巨磁电阻效应,磁场为2 T,温度为300和77 K分别测得(La0.6Tb0.4)2/3Sr1/3MnO3和(La0.7Tb0.3)2/3Sr1/3MnO3的磁电阻(MR)为80%和85%.随着Tb掺杂量的增加,在不同的磁场下,样品电阻-温度关系曲线的峰均向高温方向移动.     

La0.7Sr0.3MnO3纳米颗粒复合体系的磁电阻增强效应

在La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO)纳米颗粒体系中, 采用高TC铁磁性的绝缘氧化物CoFe2O4(CF)以及低TC具有铁磁-顺磁转变的半金属体Nd0.7Sr0.3MnO3(NSMO)与之复合, 考察复合对磁电阻性能的影响. 结果表明, 两种复合均能够使MR得到大幅度的增强, LSMO/CF的增强出现在较高温度区域, 而LSMO/NSMO的增强出现在低温区域. 认为前者与自旋电子散射有关, 而后者是由于颗粒隧穿所致. 选择高TC铁磁性的化合物对纳米LSMO进行复合, 可望在室温区得到增强的磁电阻效应.     

IrO_2掺杂对La_(0.7)Ca_(0.2)Sr_(0.1)MnO_3室温磁电阻效应的增强

将IrO2掺杂到固相反应法制备的La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3(LCSMO)微粉中,制备了(1-x)La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3+xIrO2(LCSMO/IrO2)复合体系。通过X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及直流四探针法测试,对复合材料的结构及性能进行了研究。结果发现,在复合体系中,一部分Ir4+离子取代了B位的Mn4+离子,另一部分以IrO2氧化物的形式存在于颗粒的边界处。随着IrO2掺杂量的增加,样品的比饱和磁化强度(σs)快速下降,而居里温度(TC)先下降后上升,电阻率也发生显著变化。与此同时,IrO2的掺杂使样品的低场磁电阻效应(LFMR)和高场磁电阻效应(HFMR)都有所增强,在H=3 kOe,T=307 K,x=5%的样品磁电阻达到11.65%;同样对于x=5%的样品,在H=2 T,T=295 K,磁电阻达到28%,室温磁电阻得到显著增强,这可能与本征磁电阻效应的特点及材料的TC和相变温度接近室温有关,另外掺杂物本身的特性对磁电阻的增强也有一定的影响。     

La_(0.67)Sr_(0.33)Fe_xMn_(1-x)O_3制备和奇特磁电阻效应

系列陶瓷氧化物La0.67Sr0.33FexMn1-xO3（0.055x0.33）通过共沉淀法工艺合成获得.经X射线衍射分析表明，所得氧化物均为单相，属三方结构.在零场和外加磁场下的四极法电阻测试结果表明：所有样品都具有较大的磁电阻效应，当x<0.13时，样品的电阻率-温度曲线中均出现电阻率峰（电阻率出现从半导体性向金属性的转变），该电阻率峰处的温度（Tp）随x的增大而向低温区移动，磁电阻效应是负值;x＝0.23时，样品已呈半导体性，磁电阻效应仍是负值;然而x＝0.33时，样品虽也表现为半导体性，但其中的磁电阻效应出现奇特的正负交替转换.     

稀土(Sm,Gd,Dy)代换镧对La0.7Sr0.3MnO3磁电性质的影响及室温CMR的增强

用固相反应法制备了La0.7-xSm,Sr0.3MnO3,La0.7-x,GdxSr0.3MnO3和La0.7-xDyxSr0.3MnO3(x=0.00,0.10,0.20,0.30)系列样品.通过M-T'曲线,ρ-T曲线,研究了用稀土离子代换La对La0.7Sr0.3MnO3磁电性质和磁电阻的影响.结果表明:稀土离子代换La引起的晶格畸变和稀土离子的额外磁性对钙钛矿锰氧化物的磁电性质影响很大;稀土离子代换La是改变钙钛矿锰氧化物居里温度和增强MR的有效途径;适量稀土离子代换La可以在室温附近产生大的磁电阻.     

La1-xCaxMnO3外延薄膜的制备、结构及磁电阻效应

采用溶胶-凝胶旋涂法在单晶LaAlO3 (100)基片上生长了La1-xCaxMnO3(x=0, 0.05, 0.1, 0.2)外延薄膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、 原子力显微镜(AFM)、 聚焦离子束系统(FIB)、 X射线光电子能谱分析仪(XPS)、 振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、 形貌、 价态、 居里温度和磁电阻效应进行了研究. 结果表明, 薄膜为立方钙钛矿结构, 具有明显的(100)外延生长取向和平整的表面. 在居里温度附近, 样品发生铁磁-顺磁转变. 随着Ca2+掺杂量的增加, 样品的居里温度升高, La0.8Ca0.2MnO3的居里温度为264 K. 随温度的变化, 样品发生了金属-绝缘体转变. 样品还具有较大的磁电阻效应, 在H=2.0 T, T=210 K时, La0.95Ca0.05MnO3的磁电阻达到80.9%.     

La-(Ca,Ba)-Mn-O材料磁电阻特性

用固相反应法制备了La2/3(CaxBa1-x)1/3MnO3(x=0.00, 0.40, 0.45, 0.55, 0.60, 1.00) 6种多晶CMR材料, 测量了材料在77～350 K范围内零磁场和0.4 T外磁场下的电阻率.在不同的温度区域呈现不同的电阻率以及磁电阻随温度的变化行为, 说明存在不同的磁电阻效应的机制.证实了高温下的电阻率峰为I-M转变.研究发现掺杂量x=0.55, 0.60两种材料在室温有较大的磁电阻, 表明掺杂量大小影响材料特性.     

1100 ℃合成La2/3Ca1/3Mn1-xCuxO3低场庞磁电阻效应

采用溶胶-凝胶法制备了La2/3Ca1/3Mn1-xCuxO3系列样品.实验研究了系列样品的电输运性质、高温导电机制和低场磁电阻效应.结果发现样品高温下导电遵从Mott变程跳跃机制;在0.3 T的磁场下,绝缘体-金属转变附近磁电阻(MR0=[R(H=0)-R(H)]/R(H=0))由没有掺杂时的2%增加到4%Cu掺杂时的80%;实验同时发现与颗粒晶界有关的磁电阻也有实质性的提高.实验结果表明少量的Cu掺杂可以大大提高低场磁电阻效应.     

纳米La0.8A’0.2Mn1-xCuxO3（A’=Ce and/or Sr）的制备、表征及其高效催化NO+CO的性能研究

采用柠檬酸-溶胶凝胶法制得钙钛矿型复合氧化物La0.8Ce0.2Mn1-xCuxO3(x=0.2,0.3,0.4),La0.8Sr0.2Mn0.6Cu0.4O3,La0.8Ce0.1Sr0.1Mn0.6 Cu0.4 O3,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征,测试了复合氧化物对CO+NO的催化活性。结果表明:La0.8Ce0.1Sr0.1Mn0.6Cu0.4O3催化活性最好,150℃时CO转化率91.8%,300℃时NO转化率100%;对于La0.8Ce0.2Mn1-xCuxO3(x=0.2,0.3,0.4),比表面积和颗粒的大小及分散度是影响催化活性的主要因素;对于La0.8Ce0.2Mn0.6Cu0.4O3,La0.8 Sr0.2 Mn0.6 Cu0.4 O3,La0.8 Ce0.1 Sr0.1 Mn0.6 Cu0.4 O3,催化剂的组成是影响催化活性的关键因素。     

La2/3Ca1/3MnO3中的输运机制与CMR效应

研究了超大磁阻材料La2/3Ca1/3MnO3的磁电特性，发现由电阻测量得到的绝缘体．金属相变与由磁化曲线得到的顺磁-铁磁相变温区完全一致，均随磁场的增强推向高温区。结果证明样品输运行为的变化起因于磁结构的变化，在Tc附近产生超大巨磁电阻效应。     

Effects of complexants on [Ni1/3Co1/3Mn1/3]CO3 morphology and electrochemical performance of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ cathode materials for the application of lithium ion batteries were synthesized by carbonate co-precipitation routine using different ammonium salt as a complexant. The structures and morphologies of the precursor [Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]CO₃ and LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ were investigated through X-ray diffraction, scanning electron microscope, and transmission electron microscopy. The electrochemical properties of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ were examined using charge/discharge cycling and cyclic voltammogram tests. The results revealed that the microscopic structures, particle size distribution, and the morphology properties of the precursor and electrochemical performance of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ were primarily dependent on the complexant. Among all as-prepared LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ cathode materials, the sample prepared from Na₂CO₃–NH₄HCO₃ routine using NH₄HCO₃ as the complexant showed the smallest irreversible capacity of 19.5 mAh g⁻¹ and highest discharge capacity of 178.4 mAh g⁻¹ at the first cycle as well as stable cycling performance (98.7% of the initial capacity was retained after 50 cycles) at 0.1 C (20 mA g⁻¹) in the voltage range of 2.5–4.4 V vs. Li⁺/Li. Moreover, it delivered high discharge capacity of over 135 mAh g⁻¹ at 5 C (1,000 mA g⁻¹).     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺,在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析.结果表明,Y2O3包覆并没有改变LiCO1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构,只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面;与未包覆的材料相比,Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量.CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.     

湿化学法合成LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2及其表征(英文)

利用琥珀酸为鳌合剂的湿化学法成功合成了一系列锂离子电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2,在合成过程中改变琥珀酸与金属离子摩尔比(R)并研究了这一参数对合成LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料物理及电化学性质的影响.采用热重、X射线衍射、Rietveld精修、扫描电镜以及超导量子干涉仪对反应机理、材料的结构、形貌以及磁学性质进行了详细表征.得到最佳合成条件为R=1,此时LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的阳离子混排度最低.此外,通过Rietveld精修得到该材料阳离子混排度的结果与通过磁学方法得到的结果定量相符,如对于在R=1条件下合成的样品,Rietveld精修结果显示其阳离子混排度为1.85%,而超导量子干涉仪的测试结果为1.80%.当充放电区间为3.0-4.3V,电流密度为0.2C(1C=160mA·g-1)时,该样品的首次放电容量为161mAh·g-1,库仑效率为93.1%,经过50次循环后,容量保持率可达91.3%.     

纳米MgO掺杂改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料

将氢氧化物共沉淀法制备的(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)（OH）₂在500℃热处理5 h得到具有尖晶石结构、纳米尺寸的氧化物M₃O₄(M=Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3).将其与LiOH及不同量的纳米MgO混合均匀,并在850℃热处理24 h制备了Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1/xMg_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）正极村料.随着Mg掺杂量的增大,正极材料的晶胞参数增大;少量的Mg掺杂增大了锂离子的扩散系数,而过度掺杂却使锂离子扩散系数有所降低,其中Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Mg_0.02O₂的锂离子扩散系数最大,其脱出和嵌入扩散系数分别为D_Li-dein=29.20×10^-11cm²·S^-1和D_Li-in=4.760×10^-11cm²·s^-1;其以3C倍率充放电的平均放电比容量为139.3 mAh·g^-1,比未掺杂的原粉约高9.5 mAh·g^-1;另外其循环性能也得到了大幅度改善.     

TiO2包覆对LiCO1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的表面改性

为了提高材料LiCo1/3Ni1/3MnO2的循环件能,采用浸渍-水解法对其进行TiO2包覆.用X射线衍射(XRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和恒流允放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能.TiO2仅在材料表面形成包覆层,并未改变材料的结构.TiO2包覆能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的倍率性能和循环性能,TiO2包覆后的材料在5.0C(1.0C=160 mA·g-1)下的放电容量达到0.2C下的66.0%,而包覆前的材料在5.0C下的放电容量仅为其0.2C下的31.5%.包覆后的材料在2.0C下循环12周后的容最没有衰减,而未包覆的材料容量保持率仅为94.4%.EIS测试表明包覆材料性能的提高是由于循环过程中材料的界面稳定性得到了提高.循环后材料的XRD和ICP-OES测试表明,包覆层能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的结构稳定性.     

LiOH-LiNO3低共熔混合锂盐体系合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

The powder of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 were prepared directly without artificial grinding and washing by a eutectic molten-salt mixture (0.38LiOH·H2O-0.62LiNO3) method. According to this method, the eutectic molten-salt mixture was self-mixed with precursor thoroughly at low temperature, and then sintered at a certain temperature. The tap-density of the powder obtained was 2.87 g·cm-3. The well-layered 琢-NaFeO2 structure and regular morphology were confirmed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electronmicroscopy (SEM).XPSstudies showed that the predominant oxidation states of Ni, Co, andMn in the compound were 2+, 3+, and 4+, respectively. Cathodic behaviour was examined by charge-discharge cycling. The synthesized powder showed a reversible capacity of 160 mAh·g -1 at a specific current of 0.2C in the rang 3.0-4.3 V up to 50 cycles without noticeable capacity-fading.     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺, 在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3. 采用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析. 结果表明, Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构, 只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面; 与未包覆的材料相比, Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量. CV测试表明, 包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.     

CoAl2O4包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过共沉淀法制得类球形锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,并用非水相共沉法对其进行CoAl₂O₄包覆得到LNCMO(x). 采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微术（SEM）和透射电子显微术（TEM）测试材料的结构和观察材料形貌. 结果表明,CoAl₂O₄在材料表面形成8 nm均匀包覆层,未改变主体材料的结构. 电化学性能测试表明,1%（by mass）CoAl₂O₄包覆量的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料（LNCMO(1)）高充电电压（3.0 ~ 4.6 V,150 mA·g^-1）100周期循环放电容量保持率为93.7%（无包覆LNCMO(0)保持率为74.4%）;55 °C高温100周期循环容量保持率为77%（无包覆LNCMO(0)保持率17%）. XRD和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）测试表明,CoAl₂O₄包覆的LNCMO(x)材料可有效地减缓材料中Mn离子在电解液的溶解,提高材料结构稳定性和热稳定性.     

ZnO包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的表面结构和电化学性能

在LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料表面包覆ZnO,通过X射线衍射（XRD）和光电子能谱（XPS）分析包覆层对正极材料表面状态的改变,并考察了改性后材料的放电容量、首次不可逆容量等电化学性能变化. 结果表明：ZnO主要存在于材料表面并影响着材料表面组成和电化学性质,材料表面镍和锰的含量随着包覆量的增加而增大;400 ^oC热处理可使过渡金属与锌在材料表面形成复合氧化物,过渡金属的结合能增大;包覆2%（by mass,下同）的ZnO可有效抑制55 ^oC下充放电时3.6 V附近的不可逆反应,提高了材料的首次库仑效率;包覆2% ZnO的电池材料在55 ^oC/0.5C的放电比容量和循环寿命最佳.     

Reversible Anionic Redox Activities in Conventional LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 Cathodes

Redox reactions of oxygen have been considered critical in controlling the electrochemical properties of lithium‐excessive layered‐oxide electrodes. However, conventional electrode materials without overlithiation remain the most practical. Typically, cationic redox reactions are believed to dominate the electrochemical processes in conventional electrodes. Herein, we show unambiguous evidence of reversible anionic redox reactions in LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂. The typical involvement of oxygen through hybridization with transition metals is discussed, as well as the intrinsic oxygen redox process at high potentials, which is 75 % reversible during initial cycling and 63 % retained after 10 cycles. Our results clarify the reaction mechanism at high potentials in conventional layered electrodes involving both cationic and anionic reactions and indicate the potential of utilizing reversible oxygen redox reactions in conventional layered oxides for high‐capacity lithium‐ion batteries.