不同组分下富锂正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2(x=0.1-0.8)的晶体结构与电化学性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列富锂锰基正极材料xLi2MnO3?(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2(x=0.1-0.8),通过X射线衍射(XRD)仪,扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等检测手段表征了所得样品的晶体结构与电化学性能,研究了不同组分下富锂材料的结构与电化学性能.结果表明:Li2MnO3组分含量较高时,材料的首次放电容量较高,但循环稳定性较差;该组分含量较少时,所得样品中出现尖晶石杂相,且放电容量较低,但循环稳定性较好;综合来看,x=0.5时材料的电化学性能最优.x=0.4,0.6时材料也表现出了较好的电化学性能,值得关注.     

锂离子电池正极材料xLi2MnO3·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的制备及表征

以过渡金属乙酸盐和乙酸锂为原料,柠檬酸为螯合剂,通过溶胶-凝胶法结合高温煅烧法制备了锂离子电池富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2,采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构,形貌及电化学性能进行了表征.结果表明:x=0.5时,在900°C下煅烧12h得到颗粒均匀细小的层状xLi2MnO3·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2材料,并具有良好的电化学性能,在室温下以20mA·g-1的电流密度充放电,2.0-4.8V电位范围内首次放电比容量高达260.0mAh·g-1,循环40次后放电比容量为244.7mAh·g-1,容量保持率为94.12%.     

陶瓷先驱体含锆聚硅烷的电化学合成与表征

采用电化学合成法,以三氯甲基硅烷、氯丙烯、环戊二烯和四氯化锆为单体合成出含锆聚硅烷,通过FTIR,UV,NMR,XRD等表征了其结构.测定了产物的各元素含量和双键含量,以及分子量和分子量分布,并对产物进行了交联固化和高温裂解实验.结果表明,含锆聚硅烷双键保留率为10.8%,锆含量为4.11%.含锆聚硅烷能溶于常见的溶剂...     

高镍正极材料中钴元素的替代方案及其合成工艺优化

高镍三元正极材料LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂ (x > 0.8)因其高能量密度而备受瞩目。在高镍三元正极材料中,Co不但有助于增强层状正极材料结构稳定性,而且能够提高正极材料导电性能,因此被认为是一种非常重要的元素。但是由于目前全球范围内钴矿资源紧缺,在一定程度上限制了含钴正极材料在新能源电动汽车领域的发展应用。基于此,本文将不同的过渡金属离子掺杂到高镍层状材料中形成无钴化正极材料,并进行高镍正极材料无钴化的可行性分析。通过实验对比发现,资源存储量丰富并且价格低廉的Zr在一定程度上可以取代Co元素,得到的正极材料LiNi_0.85Mn_0.1Zr_0.05O₂表现出良好的电化学性能,在0.2C倍率以及2.75–4.3 V的截止电压范围内,其放电比容量为179.9 mAh·g^-1,80周容量保持率为96.52%。     

Na2PO3F对LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2材料的复合改性及机理分析

采用湿化学法使用Na₂PO₃F对LiNi_0.83Co_0.11Mn_0.06O₂进行表面改性, 得到F^–掺杂和LiF包覆的正极材料. X射线衍射谱(XRD)结果显示(003)衍射峰向高角度偏移, 结合X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)证明F^–进入到材料晶格内部; 扫描电镜(SEM)、TEM及XPS结果显示, 改性后材料表面存在均匀LiF包覆层, 可提高电极/电解液界面稳定性, 改善循环稳定性; 通过计算锂离子扩散系数, 证明Li⁺传输速率得到提升, 倍率性能改善. 电化学性能测试结果显示, 材料的循环稳定性和倍率性能均得到显著提高: 在2.75~4.3 V电压窗口下, 材料1 C循环200周后容量保持率由32.2%提高到65.2%, 10 C条件下放电比容量由145.7 mAh/g提高到161.5 mAh/g. 对循环后极片进行XPS分析, 正极-电解质界面(CEI层)层中的LiF, Li_xPO_yF_z, NiF₂减少, 有利于提高材料稳定性及循环性能.     

聚硅烷的电化学合成

聚硅烷是一类链骨架中仅含硅原子的高聚物,主链的上的非定域σ键电子赋予了聚硅烷独特的光电性质,也是制备陶瓷材料的先驱体。电化学法是最近兴起且具发展前景的一种合成聚硅烷的方法,它是通过电解池中阴极还原氯硅烷来制取高聚物,反应条件温和,且能大大拓宽聚硅烷的功能化。本文就聚硅烷的电化学合成的实施方法;影响因素包括电解槽类型、电...     

ZrO2包覆高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料提高其循环稳定性的作用机理

高镍三元材料作为一种锂离子电池正极材料,因其较高的放电比容量而得到科学界和工业界的广泛关注。研究表明,高镍三元材料的比容量与材料中的Ni含量呈正相关,但Ni含量的增加也会加剧循环过程中的界面副反应,材料表面释氧以及结构转变等问题。本文采用ZrO₂包覆LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料,利用X射线衍射证明,在高温处理下ZrO₂包覆物中的Zr⁴⁺会掺杂进LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料表面晶格中,使得X射线衍射谱中的(003)衍射峰左移。电化学测试证明在4.3和4.5 V的截止电压下,改性最优的材料在1C循环100周后容量保持率分别从84.89%和75.60%提高到97.61%和81.37%,同时发现循环稳定性的提升主要来自材料表面的Zr⁴⁺掺杂。X射线光电子能谱证明Zr⁴⁺表层掺杂后材料的Ni化合价由Ni3+向Ni²⁺转变,透射电子显微镜观察到Zr⁴⁺的表层掺杂使得材料表面的层状结构发生重构,从而稳定了材料体相结构,提高了材料整体的循环稳定性。     

采用基于乙醇体系的一步草酸共沉淀法制备层状富锂锰基正极材料

首次报道了一种新颖的基于乙醇溶液的一步草酸共沉淀法合成富锂锰基正极材料的方法。在这种方法中,包括锂元素在内的所有元素均能在共沉淀反应步骤发生沉淀反应,以此实现更为均匀的元素混合。此外,相比传统的草酸铵共沉淀法,该法省略了前驱体初烧的步骤,节约了合成的时间和成本。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等检测手段表征了所得样品的晶体结构与电化学性能,研究了两种方法所制备的富锂锰基正极材料的结构、形貌与电化学性能。结果表明,一步草酸共沉淀法合成的富锂材料,拥有更好的结晶性、更大的层间距;材料的颗粒更为均匀和细小。这些晶体结构与形貌上的优势,使得该法制备的富锂材料展现出了更高的放电比容量、更好的循环性能和倍率性能。这些结果均展示了我们所提出的一步草酸共沉淀法的可行性与优势。这种新颖而简便的共沉淀法,可推广于其他层状材料的合成与设计。     

元素掺杂碳基材料在锂硫电池中的应用

可移动电子设备、电动汽车及站式储能的蓬勃发展对具有高能量密度和长循环寿命的储能体系的开发提出了迫切需求。锂硫电池由于活性物质硫成本低廉并具有高理论能量密度(2600 Wh·kg^-1),成为最具希望的下一代可充电电池。但是,硫及其放电产物导电性差以及多硫化物溶解穿梭导致的一系列严重问题制约了锂硫电池的实际应用。碳基材料通常被用作硫载体以改善正极的导电性,然而,非极性碳材料与极性多硫化物的相互作用较弱,对于多硫化物仅起到有限的物理吸附和阻挡作用,穿梭效应所导致的电池容量严重衰减问题难以得到有效改善。通过杂原子如N、S、Co、B等的掺杂可在碳材料上引入极性或化学吸附位点,大大增强了碳材料对于多硫化物的吸附能力,有效改善了电池的循环稳定性,并且由于掺杂改变了碳材料的电子结构,甚至可以提升碳材料的电子导电性,从而提高了活性物质的利用率。本文对锂硫电池中多孔碳、碳纳米管以及石墨烯等碳基材料常用的元素掺杂进行了介绍,其中包括单元素掺杂、双元素掺杂和多元素掺杂,分析了不同掺杂元素对碳基材料性能的影响,并对元素掺杂碳基材料在锂硫电池中的发展前景进行了展望。     

Synthesis,Crystal Structure and Anti-TMV Activity of(Z)-4-[3-(4-Methyl-1,2,3-thiadiazol-5-yl)-3-(4-trifluoromethylphenyl)acryloyl]morpholine

The target compound(Z)-4-[3-(4-methyl-1,2,3-thiadiazol-5-yl)-3-(4-trifluoromethylphenyl)acryloyl]morpholine was synthesized by the nucleophilic substitution,Horner-Emmons reaction,ester hydrolysis,and condensation.Its structure was characterized by NMR,H RMS and single-crystal X-ray diffraction.The crystal of the target compound belongs to monoclinic system,space group P2₁ with a=11.5058(15),b=6.6626(10),c=23.184(3)?,V=1777.3(4)?³,Z=8,D_c=1.496 Mg/m³,F(000)=792 andμ=0.229 mm^–1.X-ray analysis indicated C–H....O intermolecular H-bonds in this crystal structure.The target compound exhibited 53%curative activity against TMV.