LiMn_2O_4中锂离子扩散系数与充/放电次数的关系

通过容量间歇滴定技术(CITT)对不同电压、不同循环次数下,锂离子在尖晶石LiMn_2O_4中的固相扩散系数进行了研究.结果表明,锂离子在尖晶石LiMn_2O_4正极材料中的固相扩散系数在3.95V和4.12V左右存在两个极小峰,随着循环次数的增加,这两个峰逐渐平坦,并且整体上固相扩散系数呈增大趋势,表明锂离子在LiMn_2O_4中重复脱/嵌时具有自我增强扩散的能力.     

Ge4+、Sn4+掺杂尖晶石LiMn2O4的合成与电化学表征

使用Ge⁴⁺、Sn⁴⁺作为掺杂离子, 通过高温固相法制备四价阳离子掺杂改性的尖晶石LiMn₂O₄材料. X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明, Ge⁴⁺离子取代尖晶石中Mn⁴⁺离子形成了LiMn_2-xGe_xO₄ (x=0.02,0.04, 0.06)固溶体; 而Sn⁴⁺离子则以SnO₂的形式存在于尖晶石LiMn₂O₄的颗粒表面. Ge⁴⁺离子掺入到尖晶石LiMn₂O₄材料中, 抑制了锂离子在尖晶石中的有序化排列, 提高了尖晶石LiMn₂O₄的结构稳定性; 而在尖晶石颗粒表面的SnO₂可以减少电解液中酸的含量, 抑制酸对LiMn₂O₄活性材料的侵蚀. 恒电流充放电测试表明, 两种离子改性后材料的容量保持率均有较大幅度的提升, 有利于促进尖晶石型LiMn₂O₄锂离子电池正极材料的商业化生产.     

LiNiyCo0.1－yMn1.9O4正极材料的沉淀法制备及其结构与电化学性能

采用沉淀法制备了尖晶石型LiMn₂O₄和LiNi_yCo_0.1－yMn_1.9O₄ (y=0, 0.05, 0.1)正极材料. 应用FT-IR、XRD和SEM技术对不同掺杂样品的相结构与形貌进行了表征, 并用恒电流充放电测试和电化学阻抗技术研究了样品的电化学行为. FT-IR、XRD和SEM结果显示: 随着掺杂型LiNi_yCo_0.1－yMn_1.9O₄ 样品中Ni含量的减少, 位于519 cm^-1处的红外峰向高频方向移动; Ni、Co 或Ni/Co的掺杂降低了LiMn₂O₄的晶格参数; 掺杂型 LiNi_yCo_0.1－yMn_1.9O₄ 样品具有更好的分散度和小的粒径. 电化学实验结果表明, 不同成分的掺杂导致电化学性能改善的原因不尽相同. 其中LiNi_0.05Co_0.05Mn_1.9O₄样品因其较低的电化学极化和较大的Li⁺扩散系数而具有较好的电化学性能.     

LaF3表面修饰LiMn2O4的合成方法及电化学性能的研究

通过高温固相法制得尖晶石LiMn₂O₄,然后在通过简单易行的无水乙醇蒸干法包覆LaF₃来修饰LiMn₂O₄。利用XRD,SEM来表征LaF₃修饰的LiMn₂O₄的结构和形貌特征,并通过电化学测试研究LaF₃修饰LiMn₂O₄的高温和常温下的电化学性能,另外结合电化学阻抗谱（EIS）和循环伏安（CV）考察表面修饰的锰酸锂的循环阻抗和循环可逆性。结果显示：经LaF₃修饰过的LiMn₂O₄仍具有尖晶石结构,并且具有良好的电学性能。其中,以3wt%的修饰效果最好,常温循环100次和高温循环50次的循环保持率分别是91%和90%;而且,EIS和CV分别表明经LaF₃修饰的LiMn₂O₄的电荷传递阻抗明显减小,其循环可逆性也明显提高。     

LiMn2O4表面包覆Li4Ti5O12的制备及倍率特性

采用固相法合成了尖晶石型LiMn₂O₄，并通过溶胶-凝胶法制备了不同物质的量的百分比含量Li₄Ti₅O₁₂包覆的正极材料。X-射线衍射和扫描电镜结果表明，Li₄Ti₅O₁₂微粒包覆在LiMn₂O₄的表面没有产生晶体结构的变化。实验电池在室温下，以1C，2C和5C倍率作充放电循环测试；结果表明，与未包覆的LiMn₂O₄相比，表面包覆Li₄Ti₅O₁₂微粒的正极材料在高倍率下具有更好的循环稳定性。     

尖晶石型LiMn2O4的制备及超级电容性能研究

采用高温固相法制备LiMn₂O₄。X射线衍射结果表明800 ℃下得到尖晶石型LiMn₂O₄。利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等研究了LiMn₂O₄电极材料在2 mol·L^-1 (NH₄)₂SO₄溶液中的超级电容性能。循环伏安测试结果表明LiMn₂O₄电极材料在0～1 V电位窗口范围内具有较好的方形特征；恒流充放电结果表明充放电曲线呈现出较规整的三角形对称分布，放电曲线呈直线关系，5 mA·cm^-2下的放电比容量为141 F·g^-1，具有较高的充放电效率，循环性能稳定；交流阻抗结果也显示LiMn₂O₄电极材料在2 mol·L^-1 (NH₄)₂SO₄中具有典型的电容阻抗特性。     

铝/氟比对改性尖晶石锰酸锂性能的影响

采用草酸铝、氟化锂与尖晶石LiMn₂O₄进行高温固相反应，制备出改性尖晶石LiMn₂O₄材料。对材料进行了XRD、SEM分析及电性能测试，结果表明，改性材料均基本保持了尖晶石主体结构，晶格常数随n(Al)∶n(F)比例的增大而减小;Al³⁺、F^-的引入可以引起材料颗粒表面形貌的变化，产生规则结晶，而颗粒表面结晶的大小受n(Al)∶相似文献   

二价与四价金属离子等摩尔共掺杂的锂离子电池正极材料LiMn1.9Mg0.05Ti0.05O4的制备与表征

以氢氧化锂、乙酸锰、硝酸镁和钛酸丁酯为原料, 以柠檬酸为螯合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料LiMn_1.9Mg_0.05Ti_0.05O₄. 采用热重分析(TGA), X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM)和电化学性能测试(包括循环伏安(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)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: 780℃下煅烧12 h 得到了颗粒均匀细小的尖晶石型结构的LiMn_1.9Mg_0.05Ti_0.05O₄材料, 该材料具有良好的电化学性能, 在室温下以0.5C倍率充放电, 在4.35-3.30 V电位范围内放电比容量达到126.8 mAh·g^-1, 循环50 次后放电比容量仍为118.5mAh·g^-1, 容量保持率为93.5%. 在55℃高温下循环30次后的放电比容量为111.9 mAh·g^-1, 容量保持率达到91.9%, 远远高于未掺杂的LiMn₂O₄的容量保存率. 二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂LiMn₂O₄, 改善了尖晶石锰酸锂的电子导电和离子导电性能, 使其倍率性能和高温性能都得到了明显的提高.     

正极材料LiAl0.08Mn1.92O4单晶颗粒形貌演变及电化学性能

联合元素掺杂和形貌调控策略,采用固相燃烧法和不同焙烧温度处理合成LiAl_0.08Mn_1.92O₄正极材料。实验结果表明,Al掺杂和焙烧温度的变化未改变LiMn₂O₄的相结构,随着温度的升高结晶性增强,颗粒尺寸增大,其中焙烧温度650 ℃是形成截断八面体单晶颗粒形貌的关键点温度,750 ℃是颗粒突然变大的突变温度。650 ℃优化焙烧温度下焙烧的LiAl_0.08Mn_1.92O₄形成了较完整的包含(111)、(110)和(100)晶面的截断八面体单晶颗粒形貌,表现出优良的电化学和动力学性能。在1C下其首次放电比容量为 112.0 mAh·g^-1,循环 500 次后容量保持率为 72.9%,在 5C 和 10C 倍率下,其首次放电比容量可达到 107.1 和 100.4mAh·g^-1,经 2 000次长循环后,容量保持率为 52.2% 和 53.5%。并且具有最小氧化还原峰电位差(ΔE_p2,循环前后分别为 0.109和 0.114 V)、最小电荷转移电阻(R_ct,循环前后分别 106.49和 125.49 Ω)及较大的锂离子扩散系数(D_Li⁺ =1.72×10^-16 cm²·s^-1),表现出较好的电化学可逆性和较快的锂离子扩散速率。Al掺杂和单晶截断八面体颗粒形貌既有效抑制了LiMn₂O₄的Jahn-Teller畸变,又降低了Mn溶解,提高了材料的倍率性能和长循环寿命。     

熔融盐法制备LiMn2O4材料的合成条件研究

采用熔融盐法制备锂离子电池正极材料LiMn₂O₄,对制备过程中熔融盐种类、焙烧时间和焙烧温度等影响因素进行了系统研究。通过XRD、SEM和充放电测试,研究了产物的组成结构、形貌及电化学性能。研究结果表明,合成的LiMn₂O₄样品具有完整的尖晶石结构;样品的粒径分布范围小,平均粒径为几百纳米;优化实验条件之后制备得到的材料,在电压范围3.3～4.3 V,充放电电流值为60 mA·g^-1(0.5C)时     

PbO2电极上S2O82-离子阳极形成过程的研究

用分解稳态极化曲线的方法,在PbO₂阳极上,H₂SO₄和H₂SO₄-(NH₄)₂SO₄溶液中得到了相应于S₂O₈^2-形成和O₂发生的动态力学数据。在高于+2.25V的电位区,这两个反应的Tafel斜率都是2.303RT/βF(β=0.52～O.55),S₂O₈^2-形成的电流效率低于29%,且几乎不随阳极电位而改变。S₂O₈^2-的形成速度与溶液中硫酸离子浓度无关,而O₂发生速度随硫酸离子浓度的增大稍有减慢。提出了在高电位区S₂O₈^2-形成及O₂发生的机理。     

尖晶石型八面体结构锰酸锂的制备及其电化学性能

采用模板导向法和高温固相法制备尖晶石型八面体结构的LiMn₂O₄锂离子电池正极材料,研究了该材料的结构和电化学性能。 电化学性能研究表明,该电极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能,在2.5~4.5 V电压范围,电流密度为100 mA/g时,首周充放电比容量分别为147和179 mA·h/g,循环50周后,其充放电比容量仍分别保持在180/181 mA·h/g。 优良的电化学性能可能归因于尖晶石LiMn₂O₄的形貌结构特征,该方法为制备锂离子电池正极材料提供了思路和依据。     

KTbP4O12晶体的生长及其荧光特性

本文采用蒸发溶液法从磷酸溶液中生长了KTbP₄O₁₂和一系列KLa_1-xTbxP₄O₁₂晶体。讨论了晶体生长中的物理化学问题。测定了晶体的X射线衍射图和红外光谱,发现KTbP₄O₁₂晶体存在着α和β两种不同的结构类型。计算了不同结构类型晶体的晶胞参数。 测定了晶体的荧光光谱,观察到在KLa_1-xTb_xP₄O₁₂晶体中随着La³⁺离子浓度的变化而有规律的变化。观察到KTbP₄O₁₂能发出强的绿色荧光,将可能作为一种新的晶体发光或激光材料。     

五氯化二氧六环合铈(Ⅳ)及其铵盐配合物的合成

本文用氢氧化铈(Ⅳ)在二氧六环中,通入干燥的HCl气体,得到了热稳定性较好的四或五氯化二氧环合铈(Ⅳ)配合物-Ce(C₄H₈O₂)₄Cl₄或HCe(C₄H₈O₂)₄Cl₅。并将五氯化二氧六环合铈(Ⅳ)配合物与不同的含氮化合物配合,合成了一些新的五氯化二氧六环合铈铵盐配合物(HL)Ce(C₄H₈O₂)_xCl₅(L=8-羟基喹啉、咪唑、邻啡啰啉、吡啶、氮杂菲、吩嗪;x=1,2,3,4)。上述配合物通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、热分析和电子能谱进行了鉴定。研究了不同的含氮化合物对四价铈氯化物热稳定性的影响。     

MC2O4(M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)的热力学及其热分析动力学

用DSC、TGA技术分别在N₂气氛和O₂气氛下对MC₂O₄(M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)的脱水和分解过程作了热力学和动力学的研究. 在N₂气氛下, MC₂O₄•2H₂O(M=Mn、Fe、Co、Ni、Zn)脱水温度Tde和脱水焓ΔdeHm随原子序数Zre递增呈现明显的“二分组效应”；ΔdeHm在(96.46±7.00) kJ•mol^-1范围内波动；MC₂O₄•2H₂O (M=Mn、Fe、Ni)的分解温度Td随原子序数递增呈现良好的线性关系；且各草酸盐分解得到氧化物(CuC₂O₄生成Cu、CuO混合物)时, MC₂O₄(M=Co、Ni、Cu) 分解焓随原子序数增大也存在良好的线性关系. 各草酸盐除NiC₂O₄•2H₂O脱水过程和FeC₂O₄分解过程外, 其余各过程机理函数均为随机成核和随后成长型.     

铁系催化剂对丁烯的氧化脱氢催化作用特征

x光衍射分析表明,所制备的五种丁烯氧化脱氢用铁系催化剂样品分别具有α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃、ZnFe₂O₄、ZnFe₂O₄•20%α-Fe₂O₃和ZnFe₂O₄20%γFe₂O₃物相结构。在五种样品上分别进行了氧和丁烯的吸附及其程序升温脱附,初步结果表明:α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃和ZnFe₂O₄都是丁烯氧化脱氢反应的活性相,但它们吸附氧和吸附丁烯的能力不同,对丁烯的异构化、氧化脱氢和燃烧反应的作用也有所不同。结合样品作为供氧体的试验结果,对丁烯在混合双相样品上的氧化脱氢过程作了初步讨论。     

Synthesis of Monoclinic Li_(0.33)MnO_2 and Its Electrochemical Properties in Different Potential Windows

Li0.33MnO2 cathode material was synthesized by solid state reaction. The material showed a small coherent domain size about 10 nm determined by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The electrochemical properties of the material were studied in different potential windows of 3.5―2.0 V and 4.3―2.0 V. An irreversible transformation to spinel phase was observed in the initial several cycles, which was more prominent on cycling at 4.3―2.0 V. Electrochemical impedance spectroscopy showed that the Li+ diffusion coefficient of the material was about 2×10–9 cm2/s. Li0.33MnO2 showed a reversible discharge capacity of 140 and 200 mA·h/g in the potential windows of 3.5―2.0 V and 4.3―2.0 V, respectively. But the capacity retention at 4.3―2.0 V was poor due to the thicker spinel layer formed on the material surface.     

固溶体α－(Fe1－χSbχ)2O3(0≤χ≤0.2)气敏材料

用化学共沉淀法在α-Fe₂O₃,中掺入锑离子,X-射线衍射(XRD)分析证实,锑离子可固溶于n型半导体α-Fe₂O₃中形成α－(Fe_1－χSb_χ)₂O₃(0≤χ≤02)固溶体。由于锑离子(Sb⁵⁺)部分取代α-Fe₂O₃晶格中Fe³⁺的格位,使得该系列材料的电导值增大一个数量级以上,气敏性能明显改善。     

CuO/CeO2-Al2O3催化剂中CuO物种的原位XRD、Raman和TPR表征

采用原位XRD、激光Raman光谱和TPR(程序升温还原)技术研究了CuO(w,%)/CeO₂-Al₂O₃催化剂中CuO物种的存在形式及其CuO物种的迁移. 低温焙烧(300 ℃)催化剂, CuO以高分散和晶相两种形式存在于CeO₂-Al₂O₃载体表层. 随着焙烧温度的升高, CuO开始从表层向CeO₂内层迁移. 处于内层的CuO部分以晶相形式存在, 部分与Al₂O₃载体反应生成CuAl₂O₄. 高温有利于表层CuO向CeO₂内层迁移, 同时促进CuAl₂O₄生成. 结果表明结合原位XRD、激光Raman光谱和TPR技术可以有效地观察催化剂中CuO物种的存在形式和分布.