MoO42-取代对Nasicon型Li3Fe2(PO4)3正极材料电化学性能的影响

以MoO₄^2-部分取代Li₃Fe₂（PO₄）₃中的PO₄^3-,研究表明：加入的MoO₄^2-离子主要以固溶形式存在于Li₃Fe₂（PO₄）₃中,起到了显著改善其电化学性能的作用。其中,MoO₄^2-掺杂浓度为0.3的样品表现出最佳的电化学性能,其在0.5C倍率下的首次放电容量为113.7 mAh·g^-1,这一数值比未掺杂的提高了20.7%;经过60次循环充放电,容量保持率为94%。将放电倍率从0.5C逐步增大至5C,再降至初始的0.5C,并在每个倍率循环10次,这一材料的最终放电容量可达首次0.5C的95%。这些优异的性能应归因于MoO₄^2-掺杂使材料的氧化还原能力增强,氧化还原电对的电势差减小,电池内部的电荷转移电阻减小,以及Li⁺扩散系数增加。     

SO42-掺杂对Nasicon型Li3Fe2(PO4)3正极材料电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法用S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}部分代替Li₃Fe₂(PO₄)₃中的P\begin{array}{c}{O}_4^{3-}\end{array}阴离子制得Li_3-xFe₂(PO₄)_3-x(SO₄)_x(x=00.90)正极材料, 通过X射线衍射、 充放电技术、 循环伏安特性测试及电化学阻抗谱表征了掺杂材料的相组成及电化学性能. 结果表明, S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}主要以固溶形式存在于Li₃Fe₂(PO₄)₃中, 产物中还伴有少量Fe₂O₃第二相析出. S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}掺杂使Li₃Fe₂(PO₄)₃的放电容量呈抛物线形规律变化, 并在掺杂浓度x=0.60时达到最佳值, 该样品在0.5C倍率下的首次放电容量为111.59 mA·h/g, 比未掺杂的样品提高了18.4%; 60次循环充放电后的容量保持率为96%; 将该样品的放电倍率由0.5C逐渐提高至5C, 再降至0.5C, 并在每个倍率下循环10次, 材料的最终放电容量仍能达到首次放电容量的97%. 导致这些变化的原因是S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}掺杂使材料的氧化还原性能增强, 电池内阻减小, 极化程度降低及Li⁺扩散系数增大.     

PEG-6000对Mn-Zn铁氧体纳米粉体烧结特性的影响

利用化学共沉淀回流法制备Mn-Zn铁氧体纳米粉体的过程中,加入适量PEG-6000,试图通过在纳米颗粒表面形成一保护层以起到抑制其团聚的目的.研究结果表明,PEG-6000的加入不仅减小了纳米粒子的尺寸,还有效缓解了它们的团聚.将这些纳米Mn-Zn铁氧体粉体进行成型烧结,材料的起始磁导率随烧结温度的升高呈抛物线规律变化,并于1200 ℃达到最大值.而且添加PEG-6000的样品起始磁导率比未添加的提高了约20;.导致这一变化的原因应归咎于纳米粉体稳定性的改善以及烧结后材料内部组织均匀度的提高和晶粒尺寸的减小.     

偶联剂对Mn-Zn铁氧体颗粒分散性及磁性能的影响

本研究采用沸腾回流共转化法制备锰锌铁氧体纳米颗粒的基础上,分别采用TC-114(钛酸酯)、KH-151(硅烷)、TC-114与KH-15复配对铁氧体颗粒进行包覆。结果表明:包覆后的锰锌铁氧体纳米颗粒均是尖晶石结构,偶联剂包覆使纳米锰锌铁氧体颗粒尺寸变小,其中TC-114与KH-151复配后包覆得到的锰锌铁氧体纳米颗粒粒径最小(17.7 nm),比未包覆的颗粒减少10.9 nm。经TC-114、KH-151包覆后的锰锌铁氧体颗粒FT-IR光谱中分别出现了Ti-O-Fe,Si-O-S两个新的吸收峰。Zeta电位测试结果表明其有最低电位-46.1 mV,在所测pH范围最稳定(绝对值均大于30 mV),分散效果最佳。烧结后包覆颗粒的饱和磁化强度大幅提高,其中经TC-114与KH-151复配包覆的颗粒比未包覆提高了29.5%,矫顽力降低了32.3%。     

快离子导体的机械化学合成

快离子导体是二次高能电池及其他全固体电化学器件研制与开发的重要材料，常规方法由于存在原材料选择受限以及原料对容器侵蚀等技术问题，致使一些高性能快离子导体的制备受到很大限制。为此，人们将目标转移到不需加热、在室温条件下即可实现这一材料制备的机械化学合成法。本文总结了近年来利用这种方法在制备快离子导体方面取得的一些最新研究成果。     

预烧温度对锰锌铁氧体微观结构和磁学性能的影响

采用硫酸盐与氢氧化钠沸腾回流共沉淀法制备的锰锌铁氧体纳米粉体,通过XRD、VSM和激光粒度分析对不同温度预烧粉体进行了物相、磁学性能、粉体粒度的研究,同时研究了这些粉体经过成型,烧结,所得到环形烧结体的磁感应强度和微观结构.结果表明:预烧温度为600℃时,饱和磁化强度为59.36 emu/g,而600℃预烧的粉体经过成型,在1000℃烧结所得到的环形烧结体,室温时饱和磁感应强度Bs为0.417 T,微观结构匀称,缺陷较少,空洞较少,晶粒大小在3 μm左右.     

SiO44-对Li3Sc2(PO4)3快离子导体的阴离子替代效果研究

Li3Sc2(PO4)3因具有有利的离子传导通道、低的电子电导率和高的稳定性而成为全固态锂离子电池用固体电解质最具竞争力的材料之一,然而这一化合物只有在245℃以上的γ相才具有快离子传导特性。人们主要采用Zr4+、Ti4+等阳离子部分取代其中的Sc3+以改善材料的室温电导率,有关该化合物PO43-阴离子替代的报道还很少。本研究试图利用机械研磨技术,通过向Li3Sc2(PO4)3原料混合物中加入适量SiO2,以期能够实现对该化合物的部分阴离子替代。研究结果表明:所制备的Li3+xSc2(PO4)3-x(SiO4)x(x=0~0.6)系列化合物在x=0.15时电导率达到最大值,σ298=9.55×10-4 S.m-1,离子传导激活能达到最小值45.06 kJ.mol-1。29Si MAS-NMR测试结果证实所加入的SiO2主要以[SiO4]四面体形式存在替代Li3Sc2(PO4)3中部分[PO4]四面体。     

ZrOCl2掺杂的磷硅酸盐凝胶的机械化学合成

纯磷硅酸盐干凝胶在潮湿环境下存放会使磷酸从中析出,导致其质子电导率显著下降。为此,人们通常采用化学改性处理的方式以解决其化学耐久性差的问题。利用ZrOCl2.8H2O通过溶胶凝胶法对磷硅酸盐进行掺杂,我们发现掺杂量为0.97%时,所得凝胶的质子电导率最高。基于此,本文利用高能球磨技术研究了磷硅酸盐凝胶的ZrOCl2掺杂。研究结果表明:机械研磨能够提高原料混合物的质子电导率,当研磨时间为10 h时,所得材料的质子电导率最大,σ130=2.4 S·m-1。这一数值与利用溶胶-凝胶法制备的同样化学成分的样品相同。但前者的质子传导激活能高于后者,造成这一差别的主要原因是两者内部的组织结构存在一定差别。31P NMR(Nuclear Magnetic Resonance核磁共振)谱测试结果表明:机械研磨处理的样品(尤其MM10 h)化学耐久性较好。     

沉淀剂对Mn-Zn铁氧体纳米粒子磁性能的影响

本研究以氨水和碳酸氢铵混合物为沉淀剂,试图在近中性环境下合成Mn-Zn铁氧体纳米粒子以进一步提高所制备材料的磁性能.结果表明:当沉淀剂由NaOH变为氨水+碳酸氢铵混合物时,Mn-Zn铁氧体纳米粒子的沉降时间明显缩短(15 min,约为NaOH沉淀剂的1/3).所得材料的饱和磁化强度高达81.99 emu/g,比NaOH的提高近90;.同时,材料的矫顽力(Hc)也明显降低至52.7Oe,说明氨水+碳酸氢铵混合物是一种制备高性能Mn-Zn铁氧体纳米磁性材料的有效沉淀剂.     

ZrOCl2掺杂对磷硅酸盐凝胶质子导电性能的影响

采用溶胶-凝胶技术研究了ZrOCl₂·8H₂O掺杂对磷硅酸盐凝胶质子导电性能的影响. 结果表明, 掺杂ZrOCl₂·8H₂O能提高磷硅酸盐凝胶的质子电导率, 并且掺杂质量分数为0.97%时质子电导率达到最大值(σ₁₃₀=2.38 S/m). 掺杂样品在相对湿度为40%条件下放置30 d后, 未发生H₃PO₄渗出现象, 其质子传导性能基本不变. 核磁共振谱结果表明, 掺杂ZrOCl₂减少了磷硅酸盐凝胶结构中自由磷酸的形成, 提高了与四面体之间的化学结合力.