Li1.3Zr1.7Al0.3(PO4)3的离子交换特性

锂作为21世纪推动科学技术发展的重要元素之一,被誉为“工业味精”、“能源之星”。目前锂及其相关盐类材料已成为信息产业、核能源、航空航天技术、新型材料及军事科技等行业重点开发领域,具有极高科学价值和广阔商业前景[1￣4]。氯化锂是电解制金属锂的主要原料,它的纯度是电     

盐湖卤水提锂的研究进展

评述了目前国内外从盐湖卤水（海水）中提锂的研究方法，特别是对无机离子交换吸附法进行了探讨，认为具有尖晶石结构的ＬｉｘＭｎ２Ｏ４化合物是最有应用前景的提锂材料。     

Li+，K+//CO32-，B4O72--H2O交互四元体系298 K介稳相平衡研究

我国西藏扎布耶盐湖卤水中蕴藏的锂、硼等资源是如此之丰富,实属世界罕见[1,2].     

无机离子交换法从卤水中提锂的研究进展

无机离子交换法主要适合于从含锂较低的卤水中提取锂,是开发我国盐湖锂资源的重要研究方向之一。重点介绍了国内外无机离子交换法从卤水中提锂的研究进展,并指出了提锂的技术关键和发展方向。     

电化学法提锂技术的研究进展及展望

随着新能源产业的不断发展,锂资源的需求量急剧增加。我国具有丰富盐湖锂资源,随着技术的革新与产业化的实践,盐湖提锂技术逐渐走向成熟。电化学法提锂作为众多提锂技术中的新秀,因绿色环保、选择性高、低能耗而备受国内外研究者的关注。本文对国内外电化学提锂技术的研究进展进行综述,并对未来电化学提锂技术的发展给出建议与展望。     

K3Na5(H2NCH2CH2NH3)2{(VO)12O6[B3O6(OH)]6}(H2O)•12H2O的合成与晶体结构

利用水热合成技术成功制备出一种新型多钒硼氧化合物， 用X射线单晶衍射分析技术对其晶体结构和分子结构进行了确定。结果表明在该化合物中多钒硼氧阴离子具有一个新颖的三明治结构。上下两个结构单元都是由六个VO₅四角锥交替地通过顺式和反式共边的方式连接起来构成的一个钒氧三角形结构。中间的结构单元是由BO₃平面三角形和BO₄四面体以共角的方式相互连接形成的一个折叠型的B₁₈O₃₆(OH)₆环。三明治结构中层与层之间通过桥氧相连。一个水分子处于它的核心位置上，与每个VO₅四角锥中的钒原子都保持几乎相等的距离。该化合物及其晶体中存在着丰富的化学结构和成键信息，同时也有作为氧化还原反应催化剂的潜能。     

富锂掺杂Li1.06Co0.05Cr0.1Mn1.85O4的合成及电化学性能研究

锂离子电池具有比能量高、功率大、使用寿命长、无记忆效应、性能价格比高等优点,从而成为可充式电源的主要选择对象.锰由于资源丰富、价廉、环境友好等优点,使锰酸锂(LiMn2O4)成为最有希望取代钴酸锂的正极材料.但锰酸锂的放电容量相对较低,结构欠稳定,容量衰减严重,作为正极材料还无法与钴酸锂相比,近年来做了大量的研究工作以改善它的电化学性能[1～6].最近Youngjoon Shin等研究发现[7]用少量的Li与Ni共同替代LiMn2O4中的Mn得到的LiMn2-2yLiyNiyO4的电化学性能要优于单元素替代的LiMn2-xMxO4(M=Li,Cr,Fe,Co,Ni)的电化学性能.     

镧系金属用于有机反应的研究：无水NdCl3／萘锂体系与酮及异…

报道了无水ＮｄＣｌ３／萘锂体系与二苯酮、α、β－不饱和羰基化合物、异氰酸酯及异硫氰酸酯的反应，研究发现，无水ＮｄＣｌ３／萘锂体系可引发α、β－不饱和羰基化合物发生新奇的二聚环化反应得到互为异构体的环戊醇衍生物，与异氰酸酯或异硫氰酸酯反应则得到较高产率的相应的原偶联产物草酰妥或硫代草酰胺，而在某些配体存在下，无水ＮｄＣｌ３／萘锂体系与二苯酮作用时，有别于单纯的ＮｄＣｌ３／萘锂体系，反应选择性发生了明     

镧系金属用于有机反应的研究──无水NdCl_3／萘锂体系与酮及异氰酸酯和异硫氰酸酯的反应

报道了无水ＮｄＣｌ３／萘锂体系与二苯酮、α，β－不饱和羰基化合物、异氰酸酯及异硫氰酸酯的反应。研究发现：无水ＮｄＣｌ３／萘锂体系可引发α，β－不饱和羰基化合物发生新奇的二聚环化反应得到互为异构体的环戊醇衍生物，与异氰酸酯或异硫氰酸酯反应则得到较高产率的相应的还原偶联产物草酰胺或硫代草酰胺。而在某些配体存在下，无水ＮｄＣ１３／萘锂体系与二苯酮作用时，有别于单纯的ＮｄＣｌ３／萘锂体系，反应选择性发生了明显的改变，主要得到二苯甲醇。     

锂离子交换体Li1.5Ti1.625O4的研究(Ⅰ)——Li1.5Ti1.625O4的合成及锂的抽出/嵌入

以沉淀法合成了含锂及钛的复合氧化物Li1.5Ti1.625O4,并对其中Li+的抽出/嵌入进行了研究。通过X衍射、红外光谱(IR)、热重/差示(GT-DSC)等方法对各处理产物结构进行测试、表征,结果表明,所得产物具有尖晶石结构;在实验条件下,前驱体T750(Li)的盐酸处理产物T750(H)锂和钛的抽出率分别为88～97%和0.5～1.5%,且基本上保持了尖晶石的构造。     

Li3PO4表面修饰提高球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的性能

通过共沉淀法制备了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄@Li₃PO₄复合材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试研究了其结构与电化学性能。XRD和SEM表明,Li₃PO₄包覆影响了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄的晶格常数。CV和EIS表明,质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有比纯LiNi_0.5Mn_1.5O₄更高的锂离子嵌脱可逆性,更大的锂离子扩散系数和更小的电荷转移电阻,说明在锂离子扩散过程中,质量百分数5%Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有更高的电子电导率。充放电测试表明,原位Li₃PO₄改性提高了材料的电子电导率、电化学活性,进而提高了高倍率放电容量。质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄提高的电化学性能归因于Li₃PO₄的包覆、纳米颗粒组成球形的粒径引起的高的电子电导率和小的电化学极化。     

LiNi0.05Mn1.95O4的合成及对Li+的离子交换动力学

用溶胶-凝胶法合成出尖晶石结构的LiNi0.05Mn1.95O4,用0.5 mol·L-1过硫酸铵对其进行改型,制得锂离子筛LiNiMn-H.LiNiMn-H对Li+的饱和交换容量达5.2 mmol·g-1.用缩核模型(Shrinking-Core Model)处理该离子交换的反应动力学数据得到LiNiMn-H吸附Li+时离子交换反应的控制步骤是颗粒扩散控制(PDC),同时得到了该实验条件下锂离子筛LiNiMn-H吸附Li+的动力学方程和颗粒扩散系数De.     

Li3PO4表面修饰提高球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的性能

通过共沉淀法制备了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄@Li₃PO₄复合材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试研究了其结构与电化学性能.XRD和SEM表明,Li₃PO₄包覆影响了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄的晶格常数.CV和EIS表明,质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有比纯LiNi_0.5Mn_1.5O₄更高的锂离子嵌脱可逆性,更大的锂离子扩散系数和更小的电荷转移电阻,说明在锂离子扩散过程中,质量百分数5%Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有更高的电子电导率.充放电测试表明,原位Li₃PO₄改性提高了材料的电子电导率、电化学活性,进而提高了高倍率放电容量.质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄提高的电化学性能归因于Li₃PO₄的包覆、纳米颗粒组成球形的粒径引起的高的电子电导率和小的电化学极化.     

Mn environment in layered Li[Mg0.5−xNixMn0.5]O2 oxides monitored by EPR spectroscopy

X-band and high-frequency EPR spectroscopy were used for studying the manganese environment in layered Li[Mg_xNi_0.5−xMn_0.5]O₂, 0?x?0.5. Both layered LiMg_0.5Mn_0.5O₂ and monoclinic Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂ oxides (containing Mn⁴⁺ ions only) were used as EPR standards. The EPR study was extended to the Ni-substituted analogues, where both Ni²⁺ and Mn⁴⁺ are paramagnetic. For LiMg_0.5−xNi_xMn_0.5O₂ and Li[Li_(1−2x)/3Ni_xMn_(2−x)/3]O₂, an EPR response from Mn⁴⁺ ions only was detected, while the Ni²⁺ ions remained EPR silent in the frequency range of 9.23-285 GHz. For the diamagnetically diluted oxides, LiMg_0.25Ni_0.25Mn_0.5O₂ and Li[Li_0.10Ni_0.35Mn_0.55]O₂, two types of Mn⁴⁺ ions located in a mixed (Mn-Ni-Li)-environment and in a Ni-Mn environment, respectively, were registered by high-field experiments. In the X-band, comparative analysis of the EPR line width of Mn⁴⁺ ions permits to extract the composition of the first coordination sphere of Mn in layered LiMg_0.5−xNi_xMn_0.5O₂ (0?x?0.5) and Li[Li_(1−2x)/3Ni_xMn_(2−x)/3]O₂ (x>0.2). It was shown that a fraction of Mn⁴⁺ are in an environment resembling the ordered “α,β”-type arrangement in Li_1−δ1Ni_δ1[Li_{(1−2x)/3+δ1}Ni_2x/3−δ1)_α(Mn_(2−x)/3Ni_x/3)_β]O₂ (where and δ₁=0.06 were calculated), while the rest of Mn⁴⁺ are in the Ni,Mn-environment corresponding to the Li_1−δ2Ni_δ2[Ni_1−yMn_y]O₂ () composition with a statistical Ni,Mn distribution. For Li[Li_(1−2x)/3Ni_xMn_(2−x)/3]O₂ with x?0.2, IR spectroscopy indicated that the ordered α,β-type arrangement is retained upon Ni introduction into monoclinic Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂.     

Synthesis of LiAlTiO4 and its selectivity to Li+ exchange

The ion-exchanger LiAlTiO₄ of spinel type was prepared by the common precipitation/hydrothermal crystallization method, and was acid-modified. Its ion-exchange properties for alkali ions such as saturation capacity of exchange, distribution coefficient and pH titration curve were determined. LiAlTiO₄ was characterized by the X-ray diffraction method. The acid treatment of LiAlTiO₄ caused Li⁺ extraction ratio to change from 28% to 72%, while the dissolution of Al is less than 6.8%. This inorganic ion-exchanger (LiAlTiO₄-700) has a higher saturation capacity of exchange for Li than for other alkali ions, the saturation capacity of exchange for Li⁺ reaches 4.29 mmol/g (30.03 mg/g); LiAlTiO₄-700(H) has a higher selectivity of ion exchange for Li⁺ than for other alkali ions. These results show LiAlTiO₄-700(H) has better memory and selectivity of ion exchange, and higher capacity of ion exchange for Li⁺. It is a kind of prospective ionic sieve for Li⁺. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Chemistry, 2005, 22 (7) (in Chinese)     

Transport properties and lithium insertion study in the p-type semi-conductors AgCuO2 and AgCu0.5Mn0.5O2

The transport properties and lithium insertion mechanism into the first mixed valence silver-copper oxide AgCuO₂ and the B-site mixed magnetic delafossite AgCu_0.5Mn_0.5O₂ were investigated by means of four probes DC measurements combined with thermopower measurements and in situ XRD investigations. AgCuO₂ and AgCu_0.5Mn_0.5O₂ display p-type conductivity with Seebeck coefficient of Q=+2.46 and +78.83 μV/K and conductivity values of σ=3.2×10⁻¹ and 1.8×10⁻⁴ S/cm, respectively. The high conductivity together with the low Seebeck coefficient of AgCuO₂ is explained as a result of the mixed valence state between Ag and Cu sites. The electrochemically assisted lithium insertion into AgCuO₂ shows a solid solution domain between x=0 and 0.8Li⁺ followed by a plateau nearby 1.7 V (vs. Li⁺/Li) entailing the reduction of silver to silver metal accordingly to a displacement reaction. During the solid solution, a rapid structure amorphization was observed. The delafossite AgCu_0.5Mn_0.5O₂ also exhibits Li⁺/Ag⁺ displacement reaction in a comparable potential range than AgCuO₂; however, with a prior narrow solid solution domain and a less rapid amorphization process. AgCuO₂ and AgCu_0.5Mn_0.5O₂ provide a discharge gravimetric capacity of 265 and 230 mA h/g above 1.5 V (vs. Li⁺/Li), respectively, with no evidence of a new defined phases.     

新型复合共沉淀法制备高能量/高功率型锂离子二次电池用5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能

在传统的固相法的基础上开发了新型复合共沉淀法制备LiNi0.5Mn1.5O4材料.新型复合共沉淀法采用(NH4)2CO3和(NH4)2C2O4共同作为沉淀剂,通过控制共沉淀反应条件,得到了具有均匀球形形貌的沉淀物颗粒.再通过与饱和氢氧化锂溶液的水热反应及高温反应,最终制备出具有球形次级形貌和纯相尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4材料.电化学测试表明,制备的LiNi0.5Mn1.5O4具有优异的电化学性能,其初始容量达到了141.4mAh·g-1.在0.3C、1C和3C倍率下经过200次循环后的容量分别为136.0 mAh·g-1(96.3%)、128.6 mAh·g-1(94.4%)和113.9 mAh·g-1(91.1%).通过高温反应及特殊的冷却处理,LiNi0.5Mn1.5O4在4.0 V低压区平台的容量损失得到了有效抑制.更重要的是,通过控制合成过程中的关键步骤,可实现半定量化控制材料结构中的原子有序排布程度,进而得到具有高能量密度和高功率密度的两种LiNi0.5Mn1.5O4材料,其能量密度和功率密度分别达到了648.6 mWh·g-1和7000 mW·g-1以上.     

锂离子电池镍掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的电子结构

采用密度泛甬平面波赝势方法对LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4的几何结构进行了优化,并计算了相应的电子结构.计算的结果表明:在Li 脱嵌前后,LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4均为导体,且锂元素主要以离子形式存在于两种材料中,O2p轨道与Mn(Ni)的3d轨道形成了较强的共价键.Li 嵌入导致Mn(Ni)3d轨道的态密度峰发生移动.Ni的掺杂导致Mn(Ni)和O2p轨道的成键作用得以加强,电子在Mn(Ni)3d轨道的填充发生变化,从而提高了电池的充放电电压.     

球形PVC-MnO2离子筛的制备及锂吸附性能

本实验室前期所制备的Li4Mn5O12超细粉末在卤水体系中对Li+具有较大的吸附容量和良好的选择性。但由于超细粉体的流动性和渗透性差,无法直接应用于固定床,需对粉末吸附材料进行成型造粒,以便于实际应用。本论文采用聚氯乙烯为粘结剂,制备出粒径约为2.0~3.5 mm的球形PVC-Li4Mn5O12,经盐酸处理后得到球形PVC-MnO2离子筛。并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、静态和动态连续锂吸附实验研究了球形离子筛形貌和锂离子吸附性能。结果表明,球形离子筛对Li+的吸附容量高达5.28 mmol.g-1,在混合溶液中对Li+具有良好的选择性,这对于在盐湖卤水或海水提锂具有重要的实用意义。     

高效锂离子筛吸附剂MnO2•0.5H2O的软化学合成及吸附性能研究

以MnCl₂•4H₂O, LiOH•H₂O等试剂为初始原料, 采用溶胶-凝胶、水热处理、固化等软化学合成步骤制备了锂离子筛前驱体Li_1.6Mn_1.6O₄, 并经稀盐酸抽锂后得到了高选择性锂离子筛吸附剂MnO₂•0.5H₂O. 着重对合成过程中锂锰比, 氧化剂用量等因素影响进行了探讨, 并对所制备吸附剂的吸附性能进行了研究. 结果表明, 经软化学合成步骤制备的锂离子筛对Li^＋有良好的吸附量和选择性, 在未来从海水、卤水等液态锂资源富集或提取锂的应用中具有很大的潜力.