铝掺杂及钨酸锂表面包覆双效提升富锂锰基正极材料的循环稳定性

采用溶胶-凝胶法合成Al掺杂富锂锰基Li_1.2Mn_0.54-xAl_xNi_0.13Co_0.13O₂（x=0、0.03）锂离子电池正极材料,之后采用一步液相法制备Li₂WO₄包覆层,系统地研究了Al掺杂和Li₂WO₄包覆双效改性对富锂锰基正极材料电化学性能的影响.结果表明,Al掺杂后明显提升富锂锰基正极材料的循环稳定性,包覆层Li₂WO₄明显改善其倍率性能和放电平台电压衰减问题.Li₂WO₄包覆量为5% Li_1.2Mn_0.51Al_0.03Ni_0.13Co_0.13O₂正极材料在2.0~4.8 V充放电电压区间及1000 mA·g^-1电流密度下比容量仍高达110 mAh·g^-1左右,同时在100 mA·g^-1的电流密度下循环300次容量保持率为78%,而且循环过程中放电平台电压衰减也明显减缓.该工作为解决锂离子电池富锂锰基正极材料循环稳定性和平台电压衰减提供了新的思路.     

掺铝富锂材料Li1.2Mn0.543Co0.078Ni0.155Al0.030O2电极的电化学性能

本文合成了掺铝富锂材料Li_1.2Mn_0.543Co_0.078Ni_0.155Al_0.030O₂,并使用扫描电镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和拉曼散射光谱（Raman）等观察表征富锂和掺铝富锂材料. 结果表明,共沉淀法合成掺铝富锂材料,具有R-3m空间群结构,Al元素进入晶格,未单独成相. 电化学性能和非现场XRD测试结果表明,4%（by mole）掺铝富锂电极100周期循环容量保持率83.7%,Al元素掺杂有利于容量的释放,增强了电极富锂材料的结构稳定性,提高了循环性能.     

Al-DLC薄膜结构及其在水介质下摩擦学性能研究

采用磁控溅射技术,以Al为溅射靶材,甲烷为溅射气体,在不同射频功率下制备了一系列Al含量不同的类金刚石碳基薄膜(AL-DLC).分析了Al含量对薄膜成分、结构及机械性能的影响,并探讨了其在空气和水介质下的摩擦磨损行为.结果表明:Al掺杂使得薄膜中sp~3-C的生长受到抑制,sp~2-C增加,表面吸附水分子能力变强,在水介质摩擦过程中的剪切阻力变小,从而使得摩擦磨损减小.通过调整射频功率可以对薄膜中Al含量进行调控,在最优Al含量时,Al-DLC在空气和水介质中均具有优异的摩擦学性能.     

用于氮化镓发光二极管窗口层的铝掺杂氧化锌的生长

因应新时代电子产品的需求,透明导电薄膜(Transparent Conductive Oxides,TCO)的应用也更加广泛,传统上是使用氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)薄膜为透明导电薄膜,但其在高温应用上较不稳定并且易放出毒性,因此,铝掺杂氧化锌薄膜(ZnO∶Al,AZO)有逐渐取代ITO的趋势。本论文将探讨掺杂不同铝含量的影响,并且就其光电特性加以说明,最后得到其光的透过率~85%、电阻率~7.3×10-3Ω·cm以及面粗糙度~28nm的铝掺杂氧化锌薄膜,其具有表面粗化、电流分布层及窗口层的作用。并且将掺铝的氧化锌薄膜应用于氮化镓发光二极管上,以掺铝氧化锌微结构作为透明传导层的氮化镓发光二极管(λD=530nm,300×300μm)在20mA的工作电流下,其正向电压值为3.3V,输出功率达1.7mW,并且由光学显微镜图可以得知,小电流注下其电流分布均匀。若将AZO制作参数再作适当优化调整,取代ITO作为p型氮化镓上的透明传导层的可行性应该很高。     

掺铝铁饼状α-Fe2O3微粒的制备及性能

采用液相催化相转化法, 以Fe(III)与Al(III)的共沉淀为前驱物合成了铁饼状α-Fe2O3微粒, 探讨了各种因素如铝离子的掺杂浓度、反应温度以及催化剂Fe(II)离子用量等对合成铁饼状α-Fe2O3微粒的影响, 并对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线光电子能谱(XPS)等表征, 研究了样品的热稳定性及磁性能. 结果表明: 初始pH值为9, nFe(II)/nFe(III)≤0.04, nAl/nFe(III)＝0.14、反应温度为100～140 ℃时, 可制备出铁饼状α-Fe2O3微粒. 尽管铝和铁均为三价且二者的氧化物均具有刚玉结构, 但因二者离子半径的差异而使α-Fe2O3晶胞参数因铝取代铁而减小, 其矫顽力和剩磁也因铝取代而发生变化. 电子衍射证明该方法合成的微粒为单晶粒子, 且具有较好的热稳定性.     

The effect of Al substitution on the reactivity of delithiated LiNi1/3Mn1/3Co(1/3−z)AlzO2 with non-aqueous electrolyte

The high temperature reactions between 1 M LiPF₆ EC:DEC and Al-doped LiNi_1/3Mn_1/3Co_(1/3−z)Al_zO₂ charged to 4.3 V were studied by accelerating rate calorimetry (ARC) and compared with those of charged LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ and LiMn₂O₄. Al substitution for Co in LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ improves the thermal stability. Materials with z > 0.06 are less reactive with electrolyte than spinel LiMn₂O₄ at all temperatures studied. The maximum self-heating rate (SHR) attained and the specific capacity decrease as the Al content increases. There is a range of compositions near z = 0.1 that show excellent promise as materials which are both safer than and more energy dense than spinel LiMn₂O₄.