Y2O3对铝代α-Ni(OH)2电极材料高温性能的影响

固相法合成的样品,经X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、电感螯合等离子体发射光谱(ICP-AES)、比表面积(BET)、热重分析(TGA)和滴定法(CT)等表征为α-Ni0.81Al0.19(OH)2.19-2y(CO3)y·χH2O(χ=1.1～1.2,y=0.10-0.12).为了改善其高温性能,样品经混掺不同量Y2O3后作为氢镍电池的正极材料,做了不同温度恒流充放电、微电极循环伏安(CV)和交流阻抗谱(EIS)测定.结果表明,60℃时掺Y2O3O4wt%～1.2wt%,能提高样品不同倍率放电比容量达18.1%～42.0%,同时也改善了高温放电电位.     

外掺Y2O3对镍氢电池正极高温性能的影响

研究了外掺Y2O3对镍氢电池镍正极高温性能的影响. 通常镍正极在高温下放电比容量会骤然降低, 为了提高其高温性能, 进行了球型Ni(OH)2外掺不同比例Y2O3的实验, 对压制的镍电极在不同温度下的充放电情况进行了细致的研究. 研究发现外掺Y2O3的球型Ni(OH)2电极比普通球型Ni(OH)2电极的放电比容量在高温下要高出很多, 在0.2 C充放电情况下外掺1%是最佳比例, 它比普通球型Ni(OH)2电极的放电比容量要高出35%以上, 在1 C充放电情况下外掺0.2%是最佳比例, 它比普通球型Ni(OH)2电极的放电比容量要高出15%以上. 同时对外掺Y2O3提高镍正极放电比容量的原因也进行了初步探讨.     

体相掺钇、铝的α-Ni(OH)2的固相合成和高温电化性能

固相法合成含不同Y3 的铝基α-Ni(OH)2,样品的组成、晶相结构、表面形态等用XRD,SEM,FT-IR,AAS和CT等表征.用此材料组装成氢镍模拟电池.在不同温度下做了恒流充放电研究.结果表明,在30℃时Y3 使铝基α-Ni(OH)2电极材料的放电比容量稍有下降.而60℃时,在各实验倍率充放电情况下以掺Y(OH)3摩尔含量1.2%为合适比例,它比不掺钇的铝基α-Ni(OH)2放电比容量要高出17%～29%.高温放电电位也有所改善.对电极材料的高温性能改善的机制也做了探讨.     

喷雾干燥法制备Li_(1.2)Mn_(0.4+x)Ni_xCr_(0.4-2x)O_2及其结构与电化学特征

利用喷雾干燥法合成了富锂三元正极材料Li1.2Mn0.4+xNixCr0.4-2xO2(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,以下简称为SD1~SD5),并利用XRD,XPS,ICP,TEM,SEM等手段对材料进行结构,元素价态,形貌及电化学性能等方面的表征。SD1~SD5系列样品都具有层状结构,其所含的Cr元素为Cr6+和Cr3+共存,而Ni元素价态为+2.5价,Mn元素为+4价。SD1~SD4样品中由于存在非晶态的Li2CrO4,导致样品表现出强烈的吸湿性。这个问题可通过水洗处理来解决,且水洗处理对于改善该系列材料的电化学性能有明显的效果。SD1~SD5系列样品中,SD1与SD4样品电化学性能较好,以20 mA.g-1的放电电流密度,在4.8~2.0 V电压区间内,首次放电比容量分别为247和220 mA.h.g-1,经过20次充放电循环后,容量保持率分别为73%和78%。高温条件下SD1和SD4样品的首次放电比容量分别增大为256和237 mA.h.g-1,经过20次充放电循环后容量保持率分别为83%和99%。将充放电电压扩展为5.0~2.0 V时,SD4样品首次放电比容量可以达到307 mA.h.g-1。     

蓝色长余辉材料CaAl_2O_4∶Eu~(2+),Nd~(3+)的合成及其发光性能

采用高温固相法合成了系列单相Ca(1-x-y)A l2O4∶Eux2+,Ndy3+(0≤x≤0.045,0≤y≤0.0037)粉末样品,并表征了其发光特性.研究结果表明,样品的发射光谱为最大发射峰位于440 nm的宽带谱,属于Eu2+的4f65d→4f7跃迁.通过对Eu2+,Nd3+掺杂量与样品发光性能之间关系的研究发现,Eu2+和Nd3+最佳掺杂量分别为x=0.001 25和y=0.002 5,并且Nd3+对改善蓝色长余辉材料CaA l4∶Eu2+的余辉性能具有重要的作用.在最佳掺杂条件下,样品的余辉时间可达1 000 m in,初始亮度大于1 200 m cd/m2,60 m in后发光粉的亮度仍然在10 m cd/m2以上.利用正电子湮灭技术和热释光技术,研究了Eu2+和Nd3+对CaA l2O4∶Eu2+,Nd3+材料的发光性能的影响.     

Er3+和Yb3+共掺杂La2Ti2O7纳米晶的上转换发光

采用溶胶-凝胶法制备了 Er3+单掺杂A2 Ti2O7(A=La,Y,Gd)和Er3+,Yb3+共掺杂的La2 Ti2O7纳米晶样品.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外-可见-近红外光谱仪分别对样品的结构、形貌和光吸收性质进行了表征;测试了样品在980 nm激光激发下的室温上转换光谱.结果发现,样品都发出了很强的绿光(大约在525和549 nm)和红光(大约660 nm).通过研究这些基质的晶体结构对上转换发光的影响,发现La2 Ti2O7基质中Er3+离子的上转换发射最强.对La2 Ti2O7纳米晶的上转换发光研究表明,Yb3离子能够有效地敏化Er3离子的上转换发射.对上转换发光强度与泵浦功率的依赖分析,发现红光和绿光的发射均属于双光子吸收过程,最后讨论了Er3+和Yb3的上转换发光机制.     

LiNi0.5-xAl2xMn1.5-xO4的制备、结构及电化学特征

采用喷雾干燥法合成了LiNi0.5-xAl2xMn1.5-xO4(0≤2x≤0.15)正极材料,研究Al掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构与电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、傅里叶红外光谱(FTIR)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段对其结构及电化学性能进行表征.结果表明,Al取代Ni和Mn使材料的晶体结构发生了转变,空间群由P4332转变为Fd3m,同时增大了锂离子的扩散速率,提高了材料的倍率性能.在室温下,LiNi0.4 5Al0.1Mn1.45O4表现了最好的倍率性能,当放电电流为0.5 C时,放电容量为126 mA.h/g,当放电电流增加到5 C时,放电容量为109 mA.h/g,保持率达到了87%.此外,Al取代Ni和Mn有效降低了材料在高温下的Mn溶解量,从而有效改善了材料在高温大倍率下的循环性能.LiNi0.45Al0.1Mn1.45O4材料在50℃,倍率为3 C时,放电容量为121.7mA.h/g,循环50次后,仍可保留初始容量的94%.     

LiCr_xMn_(2-x)O_4的倍率放电特性

研究了 Li Crx Mn2 -x O4的倍率充放电性能 ,用脉冲电流松弛法测定了 Li Crx Mn2 -x O4中 Li 的化学扩散系数 ,讨论了掺杂对其倍率放电性能影响的机理 .结果表明 ,适当增加掺杂量 ,可加快 Li 的化学扩散速度 ,抑制 Jahn-Tellar效应 ,改善 Li Crx Mn2 -x O4高倍率充放电性能 .在 1 C倍率充放电时 Li Cr0 .1Mn1.9O4的综合性能最佳     

复合包覆Co(OH)_x+Yb(OH)_3的Ni(OH)_2正极材料的高温性能研究

化学共沉淀法合成氢氧化镍,并在表面用"梯度共晶法"复合包覆Co(OH)x+Yb(OH)3。XRD,XPS,SEM表征结果表明:制备的样品为六方球形β-N i(OH)2,表面包覆了Co(OH)x+Yb(OH)3,Co的存在形式应该主要为Co2+及少量的Co3+。65℃下0.2C,1C和3C恒电流充放电时,复合包覆Co(OH)x+2%Yb(OH)3的氢氧化镍的放电比容量和放电效率最大。大倍率充放电和循环稳定性等性能也得到改善。     

静电纺丝技术制备Y_2O_3∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维及其表征

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Y(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,将其在适当的温度下进行热处理,得到Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.XRD分析表明,复合纳米纤维为无定形,Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.SEM分析表明,复合纳米纤维的平均直径约为150nm;随着焙烧温度的升高,纤维直径逐渐减小.经过600℃焙烧后,获得了直径约60nm的Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.TG-DTA分析表明,当焙烧温度高于600℃时,复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为83%.FTIR分析表明,复合纳米纤维与纯PVA的红外光谱一致,当焙烧温度高于600℃时,生成了Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.该纤维在980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为521,562nm的绿色和656nm的红色上转换荧光,分别对应于Er3+离子的2H11/2/4S3/2→4Il5/2跃迁和4F9/2→4Il5/2跃迁.对Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维的形成机理进行了讨论.     

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的低温性能及动力学分析

通过高温烧结制备了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,并用XRD、SEM和恒流充放电对材料的结构、形貌和低温电性能进行了表征,通过线性极化、GITT和EIS等手段研究分析了低温下LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能变差的原因.结果表明,-20℃时,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的0.1、0.2、1和5 C倍率放电比容量依次为25℃时同倍率下放电比容量的83.2%、68.4%、57.2%和34.1%,放电中值电压比25℃时依次降低了0.049、0.125、0.364和0.531 V.低温充放电过程表现出明显的极化现象,其中最显著的极化来自锂离子穿过活性物质/电解液界面过程以及电荷转移过程,而非锂离子在电极材料内部的扩散过程.     

尖晶石型LiMn2-xInxO4(x=0，0.01，0.02，0.05)的合成及电化学性能研究

以醋酸锰、氢氧化锂和三氧化二铟为原料,以柠檬酸为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂In的尖晶石LiMn2-xInxO4(x=0,0.01,0.02,0.05),采用XRD、SEM对目标材料进行了结构和形貌表征,采用恒流充放电、循环伏安(CV)以及交流阻抗(EIS)谱测试对材料进行了电化学性能表征,考察了不同In掺杂量对材料性能的影响。结果表明,当In掺杂量为1%时,LiMn1.99In0.01O4样品具有纯的尖晶石锰酸锂结构,在0.5C和3.4～4.35 V电压范围条件下,LiMn1.99In0.01O4的初始放电容量为119.9 mAh.g-1,经过1C 30次,2C 30次,再0.5C 5次循环后,其放电容量保持率为84.9%,显示了良好的电化学性能。掺杂1%的In的样品比未掺杂的样品具有更优的高温循环稳定性能。     

SO~(2-)_4掺杂对Nasicon型Li_3Fe_2(PO_4)_3正极材料电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法用SO~(2-)_4部分代替Li_3Fe_2(PO_4)_3中的PO~(3-)_4阴离子制得Li_(3-x)Fe_2(PO4)_(3-x)(SO_4)_x(x=0~0.90)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,SO~(2-)_4主要以固溶形式存在于Li_3Fe_2(PO_4)_3中,产物中还伴有少量Fe_2O_3第二相析出.SO~(2-)_4掺杂使Li_3Fe_2(PO_4)_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SO~(2-)_4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.     

La2O3对Yb3+掺杂的氧化钇透明激光陶瓷性能的影响

本文研究了La2O3的含量对(Yb0.05 Y0.95)2O3透明激光陶瓷的结构性能和烧结性能的影响.结果表明:随着La2O3含量的增加,拉曼光谱特征峰发生红移,声子能量降低,半高宽增大,相对强度先增大后减小;同时密度、相对密度和透过率都增大,陶瓷的晶粒减小,而当La2O3含量继续增加时,晶粒基本保持不变.但适量的La2O3掺杂量对(Yb0.05Y0.95)2O3透明激光陶瓷的发射性能影响不大.最合适的La2O3添加量为10at%,最合适的烧结温度为1700℃,最后样品的直线透过率可达到75%.     

掺铝、钴纳米α-Ni(OH)2的固相合成及电化学性能研究

固相法合成了不同铝、钴配比的纳米α-Ni0.8Co2Al0.2-z(OH)2.2-x-0.5yCO3)y·xH2O.采用XRD、FTIR、SEM、CT和恒电流充放电等对其组成、晶相结构和电化学性能进行表征和测定.实验表明,掺Co的物质的量分数在5%～8%时有较高的放电比容量、较好的循环稳定性和电极可逆性,发挥了Co3+强导电性、稳定α相结构的多重作用.为α-Ni(OH)2的应用提供有益的参考.     

草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2及其电化学性能

使用草酸盐共沉淀法合成了LiNi0.5Mn0.5O2,并研究了共沉淀时的pH条件对终产物的结构、形貌及电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了在pH值为4.0、5.5、7.0和8.5时得到的共沉淀和终产物LiNi0.5Mn0.5O2的结构和形貌.使用充放电实验研究了不同pH条件下得到的LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能.结果表明,pH为7.0时,合成的材料颗粒更小、分布最均匀,材料具有良好的层状特征,且材料中锂镍的混排程度最小.电化学测试结果印证了pH为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能,在0.1C的倍率下,材料的首次放电比容量达到了185 mAh.g-1,在循环20周后,放电比容量仍然保持在160 mAh.g-1.X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,pH为7.0时合成的LiNi0.5Mn0.5O2中Ni为+2价,Mn为+4价.     

β-MnO_2和α-Mn_2O_3纳米棒的自牺牲模板法制备、表征和应用

在150℃下,仅以高锰酸钾溶液和无水乙醇为原料,通过水热反应合成前驱体γ-Mn OOH纳米棒.以γ-Mn OOH纳米棒为自牺牲模板,分别在350和600℃下煅烧90 min,制备出高纯度的β-Mn O2和α-Mn2O3纳米棒.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及热重分析(TGA)等对所制备的样品进行表征.结果表明,前驱物γ-Mn OOH为高纯度的纳米棒状晶体,直径约100~300 nm,长度可达数微米,且终产物β-Mn O2和α-Mn2O3均具有较高的纯度,也很好地保持了前驱物的纳米棒状结构.以二者为锰源,通过固相反应合成出尖晶石Li Mn2O4正极材料.当充放电倍率为0.5 C时,其首次放电比容量分别可达到120.4和123.9 m A·h/g,而且表现出良好的循环性能和倍率性能.     

Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比对整体式铁基催化剂上稀薄甲烷燃烧的影响

采用共沉淀法和胶溶法分别制备了高性能的储氧材料Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95(OSM)和耐高温高比表面的La-Ba-Al2O3,并以它们为载体,制备了一系列整体式铁基催化剂.考察了该系列催化剂对甲烷稀薄燃烧的催化性能.并用低温N2吸附-脱附,储氧量(OSC)测试,X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等测试手段考察了不同Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比对催化剂特性的影响.活性测试结果表明,当Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比为1:1时新鲜和老化催化剂的活性均最好,新鲜催化剂可在50000h-1的高空速条件下使含量为1%(体积分数)的甲烷在446℃起燃,553℃完全转化;低温氮气吸附-脱附测试结果和H2-TPR表明,不同的Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比使催化剂表现出不同的织构性能和还原性能;XRD测试结果表明,OSM以均一固溶体存在,Fe高度分散在载体上.综合以上表征手段得出:合适的Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比导致催化剂具有优异的稀薄甲烷催化燃烧活性和热稳定性.     

铜掺杂五氧化二钒的制备及电化学性质

采用沉淀法于300 和600 ℃制备了结晶状的Cu0.04V2O5材料. 扫描电镜显示, 300 ℃时制备的样品具有多孔特征, 而600 ℃时制备的样品具有很高的结晶度. X射线研究表明, 少量铜掺杂不会改变V2O5的正交晶体结构. 红外光谱研究表明, 300 ℃时制备的Cu0.04V2O5样品含有少量水. 热失重分析确定了样品中所含水分是以吸附水的形式存在, 1 mol材料分子吸附水的摩尔数约为0.18 mol. 铜掺杂显著改善了V2O5的结构稳定性, 进而提高了材料的充放电循环性能. 于600 ℃制备的样品在C/5.6倍率下具有160 mAh·g-1的可逆比容量, 但提高放电倍率明显降低了材料的循环性能. 于300 ℃制备的样品在C/5.6倍率时的循环性能不如600 ℃样品, 但该材料在C/1.9倍率时仍具有100 mAh·g-1左右的可逆比容量. 两种材料在电化学性能上的差异与材料的微结构有关. 低温样品在较高放电倍率时良好的循环性能得益于其多孔的微结构, 而高温样品由于其较高的结晶度而表现出优异的低倍率充放电性能.     

单斜Li3V2(PO4)3/C复合材料的制备及其电化学性能

以LiOH·H2O、V2O5、H3PO4和蔗糖为原料,采用软化学法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对产物的结构和形貌进行表征,采用恒电流充放电、电化学阻抗考察了产物的电化学性能.结果表明.当煅烧温度达到700℃时,杂质相衍射峰消失,所得的样品为纯相的单斜Li3V2(PO4)3.颗粒粒度为1～2 μm;在3.0～4.5 V电压范围内以0.2C倍率充放电,首次放电比容量达到148.2 mAh·g-1,第50次循环比容量仍为144 mAh·g-1,容量保持率为97%,具有良好的循环性能;另外,样品还具有很好的倍率性能和高温性能.