高倍率型锰酸锂阴极材料的制备、结构及性能

1．引言 锰酸锂阴极材料具有原料资源丰富、制备工艺简单、价格低廉、环保、安全性能较好等优点，被认为是最有希望取代钴酸锂的阴极材料之一。迄今，关于锰酸锂的研究主要集中于改善其高温性能，而对其高倍率性能的研究较少。本文采用高温固相法合成了高倍率型锰酸锂，并对其结构和形貌进行了表征，重点考察了其高倍率充／放电性能。     

高比表面CexZr1-xO2复合氧化物的制备及表征

分别采用共沉淀法和阴离子表面活性剂模板法制备了Ce_xZr_1-xO₂复合氧化物。采用XRD、AFM、FTIR以及N₂吸附-脱附等方法对样品进行了表征。结果表明，共沉淀法合成的样品在500 ℃煅烧2 h后，生成了立方相Ce_0.75Zr_0.25O₂和四方相Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体，比表面积为62.1 m²·g^-1，孔体积为0.097 cm³·g^-1；以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂，乙二胺为助模板剂合成的样品在500 ℃煅烧2 h后，生成了纯四方相Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体，比表面积为180 m²·g^-1，孔体积为0.182 cm³·g^-1。结果表明，以阴离子表面活性剂SDBS为模板剂，可以合成高比表面积且具有介孔结构的Ce_0.5Zr_0.5O₂复合氧化物；加入乙二胺作为助模板剂可明显的提高比表面积和孔体积。     

TiSe2纳米管的制备和表征

The ball-milled mixture of Ti and Se powders was carried out a solid-phase reaction at 600℃.The asprepared sample had been characterized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM)and high-resolution transmission electron microscopy(HRT EM).The result shows that the products are multiwalled TiSe₂ nanotubes with open-ended tips,which are about 15nm in outer diameter,several micron in lengths,and 0.6nm of interlayer spacing.     

纳米级锰酸锂阴极材料的制备及其电化学性能研究

1．引言 锰酸锂阴极材料具有制备工艺简单、价格低廉、环保、安全性能较好等优点，已被国内大多数锂离子电池制造企业作为手机电池的阴极材料。但锰酸锂在高倍率电池中的研究和应用还较少，其原因之一是因为常用的高温固相法合成的锰酸锂产品粒径较大，在几个微米左右，锂离子在其颗粒内部嵌入脱嵌时迁移路径较长，导致其大倍率充，放电性能不佳。     

棒状LiZnPO4的低温合成与表征

LiZnPO₄的性能与其形貌密切相关,其合成常用的固相法和水热法均无控制其微观形貌的优势。 本文采用改进的沉淀法成功合成了具有棒状结构的LiZnPO₄。 利用热重-差热分析仪(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等技术研究了LiZnPO₄形成过程、晶相组成、微观结构和形貌。 同时探究了合成方法、煅烧温度、煅烧时间、酸的种类对LiZnPO₄形貌的影响。 结果表明,相比较于固相法,以醋酸为原料的改进沉淀法不仅可以有效降低LiZnPO₄的合成温度至500 ℃,而且很容易控制棒状LiZnPO₄的形成。 在600 ℃下煅烧2 h后可以获得分散性良好、横截面为矩形、直径约为2 μm的规则棒状LiZnPO₄。 此外,对比颗粒状LiZnPO₄和棒状LiZnPO₄的光响应能力,发现棒状LiZnPO₄的光响应能力明显增强。     

纳米尖晶石LixMn2O4的制备与电化学性能表征

Nano-spinel Li_xMn₂O₄(0.6 ≤x≤ 1.0) was synthesized by two steps of coprecipitation and calcination. The influences of calcination temperature, time and Li/Mn ratio on the crystal structure and the particle size of Li_xMn₂O₄ were investigated. It was shown that the higher the calcination temperature, the more complete the crystal structure, and the larger the particle size. Moreover, the influence of calcination time on the crystal structure was insignificant when it was more than 3h at 700℃. With the increase of x in Li_xMn₂O₄ in the range of 0.6～1.0, the d111 and lattice parameter a increased first and then decreased. The electrochemical properties of nano-spinel LiMn₂O₄ using as cathode material of lithium-ion battery were studied. The low discharge capacity might be due to the irreversible capacity loss brought by the large surface area and lattice vacancies of the nano-spinel.     

改进的低温固相法制备钙钛矿型KTaO3

采用改进的固相法, 以K2CO3和氢氧化钽为原料, 通过添加KF, 在相对低温下制备了单一钙钛矿结构的KTaO3. KF的加入抑制了烧绿石相的生成, 通过水洗可脱除KF. 使用X射线衍射仪(XRD), 扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)漫散射光谱仪对不同温度下制备的产物进行了表征. 结果表明, 各个温度下制备的产物均是由粒径在10~30 nm范围内的粒子聚集成的大颗粒; 500, 600和800℃制备的产物带隙分别为3.68, 3.63和3.54 eV. 进一步考察其它碱金属卤化物对产物结构的影响发现, LiF, NaF和KF的作用相同; 当添加碱金属氯化物时, 主要产物分别是钽酸锂、 钽酸钠和烧绿石结构的钽酸钾.     

锂离子电池正极材料LiV3-xAlxO8的水热合成与性能

采用水热法制备了Al掺杂的锂二次电池正极材料LiV3-xAlxO8,并用X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和形貌进行了表征.以50 mA·g-1进行恒流充放电测试,结果表明Al掺杂能够明显改善材料的电化学性能.在掺杂改性的LiV3-xAlxO8材料中,LiV2.93Al0.07O8的初始容量最高,达到325 mAh·g-1.当掺杂量为x=0.04时,材料的循环性能最佳.LiV2.96Al0.04O8经20次循环后仍保持179 mAh·g-1的比容量,且充放电效率始终维持在98%左右.     

极性金属间化合物LuSn2的合成、晶体结构及能带特征

在惰性气氛氩气保护下,通过高温固相反应合成得到了一个新的二元极性金属间化合物LuSn2。经X-射线单晶衍射与元素分析等方法确定了其晶体结构。LuSn2属正交晶系,空间群为Cmcm,晶体学参数a=0.435 11(10)nm,b=1.601 6(4)nm,c=0.427 80(8)nm,V=0.298 12(11)nm3,Z=4,R1=0.017 0,wR2=0.032 4。LuSn2属于ZrSi2结构类型,其结构中包含有一维"之"字型Sn链与二维四方格子状Sn层,Lu原子排列在Sn链与Sn层的空隙中。能带结构计算表明LuSn2呈金属导电性。     

锂离子电池正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的酸浸改性研究

为提高锂离子电池正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的首次充放电效率,对固相法合成的该材料进行了酸浸的改性研究。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所得样品的结构、形貌进行了表征。结果表明,Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2经过酸处理后,首次放电效率得到了较大的提高,但是放电中值电压明显下降。其中,0.5 mol.L-1的硝酸浸泡5 h的效果最佳,首次放电效率达到了86.7%,同时放电容量达到最大值的循环次数大大减少。酸浸改性的原因被归结于材料表面出现了富锂尖晶石结构Li4Mn5O12相。     

LixNi0.8-yCo0.2ZnyOp的合成及电化学性能研究

A series of single-phase Li_xNi_0.8-yCo_0.2Zn_yO_p(0.96 ≤x≤ 1.10， 0 ≤y≤ 0.05， 2 ≤p≤ 2(1+y) ) (different in the y values) were synthesized by a two-step solid state reaction method， in which LiOH·H₂O， Zn-doped spherical Ni(OH)₂ and Co₂O₃ were used as the precursors. The ICP-AES analyses proved that the Zn-doped compounds synthesized had the nonstoichiometric form. The results of the XRD， SEM identified that the uniform particles of the as-prepared materials having a good layered structure were fine， narrowly distributed and well crystallized. The electrochemical performance test was carried out and the results showed that the as-prepared Zn-doped materials had not only a high capacity， but also a better cycling stability characterization than the un-doped one. The Li_1.06Ni_0.75Co_0.22Zn_0.03O_2.03 material has an initial reversible capacity as high as 160.5mAh·g^-1; and a first discharge efficiency 89.2%， and exhibits satisfactory cyclic stability with 90% retainable capacity after 50 cycles.     

Ga掺杂La9+x/3(GeO4)6-x(GaO4)xO1.5的合成及导电性能研究

利用固相法合成系列Ga掺杂缺陷氧锗氧基磷灰石La9+x/3(GeO4)6-x(GaO4)xO1.5(sx=0,0.5,1,1.5).X射线粉末衍射结果表明:反应物在1350℃烧结24 h即可得到磷灰石结构的纯相产物.700℃时La9.5((GeO4)4.5(GaO4)1.5O1.5的电导率达到3.162×10-3 S·cm-1,是同温度La9(GeO4)6O1.5(1.259×10-3 S·cm-1)电导率的2.5倍.氧分压测试结果表明:材料的电导率在Po2=1～105 Pa保持不变,证明材料在较宽的氧分压范围内为O2-导电.     

高温下锆酸锂吸收二氧化碳的研究

Li₂ZrO₃ to be used as a CO₂ absorbent at 450℃ to 710℃ is synthesized. The results indicate that the loading capacity of Li₂ZrO₃ for CO₂ is slightly improved than that reported previously. The absorption capacity attain to about 25(±0.6)%(wt)at 500℃ kept 3h in an atmosphere containing 20% CO₂ (balanced by air). Moreover， the temperature of synthesis is lower than the temperature reported in the literature， and also the time of synthesis is shorter.     

纳米Li_2ZrO_3吸收剂原位移除CO_2强化水煤气变换反应制氢

采用浸渍法制备了在水煤气变换(WGS)反应中具有高催化活性的Ni/γ-Al2O3催化剂,使用柠檬酸法合成出高效CO2吸收剂Li2ZrO3纳米材料.在固定床微反应器上对WGS和吸附强化水煤气变换(SE-WGS)反应制氢过程进行了比较研究.前者只使用20%Ni/γ-Al2O3催化剂,而后者将20%Ni/γ-Al2O3催化剂与纳米Li2ZrO3吸收剂混合装填.结果表明,纳米Li2ZrO3具有比已报道的CO2吸收剂更快的吸收速率及优异的吸脱附循环稳定性,可应用于吸附强化过程,通过原位吸收WGS反应产生的CO2,使得反应超越化学平衡限制,直接制得高纯度H2.在823K,0.1MPa和H2O/CO=4的条件下,在SE-WGS过程一步制得纯度高于98%的H,验证了吸附强化反应进程制高纯氢的可行性.     

氢氧化钴纳米棒的室温固相化学合成及其表征

一维或准一维纳米结构体系或纳米材料的研究,既是研究其他低维材料的基础,又与纳米电子器件及微型传感器密切相关,是近年来国内外研究的前沿.尽管有许多合成一维纳米材料的方法[1～4],但是这些方法往往各有其局限性且大多需要多个步骤,操作复杂,条件苛刻.因此,寻找反应条件温和,易于操作,适用范围广,一步就能制备一维纳米材料的新方法尤为重要.     

稀土铜硫化合物TbCuS2的合成和晶体结构

Terbium copper disulfide, TbCuS₂, has been synthesized in the reaction of the elements in a KI flux at 850 ℃. The compound crystallizes in space group P2₁/c of the monoclinic system with four formula units in a cell of dimensions of a= 0.639 3(1) nm, b=0.702 5(1) nm, c=0.670 8(1) nm, β=98.097(4)°, and V=0.298 3(1) nm³ at 153 K. The structure comprises two-dimensional ²_∞[CuS₂] layers along [100] separated by the Tb atoms. In the structure, each Tb and Cu atoms are coordinated to seven and four S atoms, respectively. CSD: 415490.     

层状LiMnO2的固相合成及电化学性能

以Mn₂O₃和氢氧化锂为原料，通过焙烧合成出o-LiMnO₂。用X射线衍射和扫描电镜对不同温度下合成的粉末样品进行了表征，并研究了材料的电化学性能。通过对不同温度条件下烧结样品的晶胞参数、布拉格(110)晶面峰半高宽及电化学性能研究发现：600 ℃下合成样品的半高宽最大，堆垛层错率高，同时电化学性能也最好，首次放电容量达到156 mAh·g^-1，20次循环后仍保持在140 mAh·g^-1以上。中高温固相合成的o-LiMnO₂材料，在晶粒范围大小相近时，材料电化学性能与材料堆垛层错率相关。     

磷灰石结构荧光粉Ba10(PO4)6F2:Ce3+,Tb3+的合成、发光和能量传递

采用高温固相法合成了系列Ce~(3+)和Ce~(3+)/Tb~(3+)激活的具有磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发和发射(PLE和PL)光谱对样品进行了表征分析。研究结果表明:所合成的荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)具有氟磷灰石结构,样品微观呈现不规则形貌。荧光粉Ba10-x(PO4)6F2∶x Ce~(3+)的相对发射强度随着x增加而增强,当x=0.09时,荧光强度达到最大。荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的激发光谱为240～330 nm的宽带,发射光谱呈现出Ce~(3+)的5d→4f跃迁紫外光(335和358 nm)发射和Tb~(3+)的4f→4f跃迁绿光(542 nm)发射。光谱特性表明,发光过程中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递,能量传递效率可以达到60%。计算Ce~(3+)和Tb~(3+)的临界距离为0.79 nm,能量传递机理是偶极-偶极交互作用。此外,详细论述了Ce~(3+)和Tb~(3+)之间的能量传递和发光的过程。通过调节Tb~(3+)的掺杂浓度,对荧光粉发光色坐标与Tb~(3+)的掺杂浓度之间的关系也进行了研究,随着Tb~(3+)的掺杂量从0增加0.52,荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的发射光谱色坐标可以从(0.149 4,0.045 1)蓝色区变化到(0.280 1,0.585 3)绿色区。