旋转磁岛对捕获快离子输运影响的研究

采用漂移动理学理论,研究了旋转磁岛与捕获快离子的反弹运动和进动频率(包括极向进动和螺旋进动)之间共振引起的快离子输运。求解捕获离子香蕉轨道回旋心动理学方程,获得了共振和非共振情况下的快离子分布函数。计算了磁漂移、电漂移和磁岛旋转产生的快离子输运通量。与极向角周期性相关的磁漂移和电漂移产生的输运在磁岛分界线附近存在强烈的流剪切,在磁岛靠近等离子体边界一侧输运向内;磁岛旋转诱发的输运则与磁漂移和电漂移产生的输运相反,在磁岛靠近等离子体边界一侧输运沿径向向外,并起主要作用。当磁岛宽度大于某一阈值岛宽时,捕获快离子输运增长缓慢,趋于饱和。

HL-3装置快离子损失探测器研制与实验研究

托卡马克等离子体中的快离子损失会降低加热效率,快离子损失探测器(FILD)可以同时测量快离子损失的损失率、能量和螺距角,是监测和研究快离子损失现象的重要手段之一。基于中国环流三号(HL-3)装置的放电参数,首先通过模拟不同初始螺距角下80 keV氘离子在HL-3装置中的运动轨迹确认探头的安装位置。其次,通过模拟不同入射能量、磁场强度、入射角情况下氘离子的运动轨迹确认准直器尺寸。然后,通过模拟氘离子经过设计尺寸准直器后在掺银硫化锌[ZnS(Ag)]闪烁屏上的横向、纵向最远运动距离,确认闪烁屏尺寸,最后将设计好的基于掺银硫化锌[ZnS(Ag)]闪烁屏的快离子损失探测器安装在HL-3装置上进行实验研究。研究结果显示快离子损失探测器能成功测量到快离子损失信号,并监测到环向阿尔芬本征模(TAE)诱发的快离子损失。

Li_8Al_(1-x)Si_(2x)P_(1-x)O_8系统锂快离子导体的合成与表征

以Li4 SiO4 为母体 ,叶蜡石为原料的Li8Al1-xSi2xP1-xO8系统的锂快离子导体 ,经高温固相反应制得。X射线衍射分析结果表明该系统在 0 .5 <x <0 .9的组成范围内形成单一的固溶体相 ,其空间群为P2l/m ,导电性能测试结果表明x =0 .6的合成物具有最高的电导率 ,在 6 73K时其电导率达到 2 .6× 10 -2 S/cm ,其活化能为 6 0 .73kJ/mol(温度区间 373～ 6 73K)

QDTA法测定快离子相的电导活化能和相变焓

用ＱＤＴＡ法测定快离子导体某一构型相变焓和电导活化能，有较高的准确度，可以用此法来研究快离子相的焓与电导活化能的关系。

微波诱导合成固体快离子导电材料

采用微波法合成了具有快离子传输性质的系列磷锑酸钾化合物Ｋ３Ｓｂ３Ｐ２Ｏ１４、Ｋ２ＳｂＰＯ６、ＫＳｂＰ２Ｏ８、ＫＳｂ２ＰＯ８和Ｋ５Ｓｂ５Ｐ２Ｏ２０以及系列锗锌酸锂固熔体Ｌｉ２＋２ｘＺｎ１－ｘＧｅＯ４（—０．３６＜ｘ＜０．８５）．粉末Ｘ射线衍射和扫描电镜研究表明，微波合成的样品晶形规整，粒度小且均匀，与传统的高温固相反应相比，微波诱导合成具有反应速度快，易于控制和反应选择性高等特点。在一定温度下微波辐射加快了反应物与产物界面间的离子扩散与传输速率。

微波固相法合成钠快离子导体Na_5YSi_4O_（12）

应用微波方法合成了固相反应难于制备的Ｎａ_５ＹＳｉ_４Ｏ_（１２）纯相，讨论了微波合成条件对产物的影响．与溶胶－凝胶法相比，微波法反应速率快，选择性强，合成的样品具有特异的聚集态、缺陷和微结构，从而导致离子导电活化能下降．

快离子导体Li_3V_2(PO_4)_3包覆LiFePO_4的结构和性能

通过机械活化将快离子导体Li3V2(PO4)3包覆在LiFePO4表面,制备了性能优异的复合正极材料9LiFePO4@Li3 V2(PO4)3.用XRD,SEM,HRTEM,EDS和电化学测试等手段研究了材料的物理化学性能.结果表明,包覆后的材料含有橄榄石结构的LiFePO4、单斜晶系的Li3V2(PO4)3和正交晶系的Li3PO4;LiFe-PO4颗粒表面包覆了一层Li3 V2(PO4)3,且部分V3+进入LiFePO4晶格内部,使其晶格参数减小,包覆后的LiFePO4的交换电流密度和锂离子扩散系数均提高了1个数量级.电化学测试结果表明,包覆后的LiFePO4的倍率性能及循环性能都得到显著改善,在1C和2C倍率下,包覆后的LiFePO4的首次放电比容量较包覆前分别提高了34.09%和78.97%,经150次循环后容量保持率分别提高了27.77%和65.54%;并且5C时容量为121.379 mA.h/g(包覆前LiFePO4在5C下几乎没有容量),循环350次后的容量保持率高达94.03%.

电场对含高氯酸锂盐的互穿网络高分子快离子导体的电导的影响

研究了直流电场对含ＬｉＣｌＯ４的聚氧化乙烯（ＰＥＯ）４００与环氧树脂形成的液晶态互穿网格高分子快离子导体的电导率的影响。在室温至９０℃范围内，电导率随外加电压增加而降低。外加电压越高，对电导率变化的影响越大。

矿物锂快离子导体Li_(1+2x)Al_xSc_yNb_yTi_(2-x-2y)Si_xP_(3-x)O_(12)系统的合成与表征

以LiTi2(PO4)3为母体,天然高岭石为起始原料,经高温固相反应制得了一系列新的锂快离子导体材料Li1+2xAlxScyNbyTi2-x-2ySixP3-xO12(以下简称Sc Nb Lisicon)。X射线衍射分析表明x=0.1、x=0.2,y≤0.4;x=0.3,y≤0.25的组成范围内能得到类似于Nasicon的三方结构,即空间点群为R3C的合成物。应用交流阻抗技术测试其电导率,结果表明:x=0.1,y=0.3及x=0.2,y=0.15的合成物在室温下有较高的电导率,分别为1.05×10-4S/cm和2.78×10-4S/cm,二者在573K时的电导率可达8.00×10-3S/cm和7.82×10-3S/cm,同时在423～573K具有较低的活化能,分别为31.4kJ/mol和34.8kJ/mol。

溶胶-凝胶法合成超细锂快离子导体Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3粉体及其表征

以Ti(OC4H9)4、Li(CH3COO).2H2O、Al(NO3).9H2O和NH4H2PO4为原料,采用溶胶-凝胶法合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉体,并研究热处理温度对粉体结构的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对制备粉体的结构与性能进行表征。结果表明:溶胶凝胶法可合成纯相LATP粉体,降低热处理温度,且粉体结晶性良好,粒径小于1μm,室温下电导率为1.32×10-3 S/cm,673 K时电导率达到8.94×10-2 S/cm,473～673 K下活化能为31.55 kJ/mol。

钙钛矿型锂快离子导体Li_(3x)La_(0.67-x)CryTi_(1-2y)Nb_yO_3系统的研究

以Li3xLn0.67-xTiO3为母体,通过掺杂经高温固相反应制得一系列新的锂快离子导体材料Li3xLa0.67-xCryTi1-2yNbyO3。X射线衍射分析表明x=0.10和y≤0.10的组成范围内能得到钙钛矿型的固溶体。应用交流阻抗技术测试其电导率,结果表明:系统合成物在室温下有较高的体相电导和总电导分别为10-4S/cm和10-5S/cm,其中在x=0.10和y=0.025具有最大值为3.62×10-4S/cm。同时在298～523K具有较低的体相活化能和总活化能,分别约为13～20kJ/mol和35～38kJ/mol。

固化剂对喷雾干燥-焙烧法制备快离子导体Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3的影响

采用喷雾干燥法合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3的前驱体,将所得前驱体在不同温度下焙烧得到锂离子固态电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3,研究固化剂PEG-6000对合成过程的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG-DTA)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对合成样品进行表征。结果表明:喷雾干燥法得到的前驱体均为球型颗粒,粒度为2～5μm,添加固化剂的前驱体颗粒更细;固化剂降低前驱体合成纯相Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3的焙烧温度;无固化剂的前驱体在800℃下焙烧得到纯相Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3;添加固化剂的前驱体在700℃下得到纯相Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3。

锂快离子导体Li_(1+2x+y)Al_xYb_yTi_(2-x-y)Si_xP_(3-x)O_(12)系统的研究

以ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３为基以天然高岭石为起始原料，经高温固相反应（９５０～１１５０℃）制得了 一系列锂快离子导体材料Ｌｉ１＋２ｘ＋ｙＡｌｘＹｂｙＴｉ２－ｘ－ｙＳｉｘＰ３－ｘＯ１２（以下简称Ａｌ－Ｙｂ－Ｌｉｓｉｃｏｎ）．系统 的合成温度随ｘ和ｙ值的增大而降低．应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明ｙ＝０．３， ｘ＝０．１的合成物的电导率最好，４００℃时电导率达２．４５×１０－２Ｓ／ｃｍ， ２００～４００℃内的电导激 活能为３８．３ｋＪ／ｍｏｌ．ＸＲＤ分析结果表明在ｙ＝０．３，ｘ≤０４及ｙ＝０．５，ｘ≤０．３的组成范围内 均能得到空间群为Ｒ３ｃ的合成物．

SiO_4^(4-)对Li_3Sc_2(PO_4)_3快离子导体的阴离子替代效果研究

Li3Sc2(PO4)3因具有有利的离子传导通道、低的电子电导率和高的稳定性而成为全固态锂离子电池用固体电解质最具竞争力的材料之一,然而这一化合物只有在245℃以上的γ相才具有快离子传导特性。人们主要采用Zr4+、Ti4+等阳离子部分取代其中的Sc3+以改善材料的室温电导率,有关该化合物PO43-阴离子替代的报道还很少。本研究试图利用机械研磨技术,通过向Li3Sc2(PO4)3原料混合物中加入适量SiO2,以期能够实现对该化合物的部分阴离子替代。研究结果表明:所制备的Li3+xSc2(PO4)3-x(SiO4)x(x=0~0.6)系列化合物在x=0.15时电导率达到最大值,σ298=9.55×10-4 S.m-1,离子传导激活能达到最小值45.06 kJ.mol-1。29Si MAS-NMR测试结果证实所加入的SiO2主要以[SiO4]四面体形式存在替代Li3Sc2(PO4)3中部分[PO4]四面体。

锂快离子导体Li_(1+2x+2y)Al_xMg_yTi_(2-x-y)Si_xP_(3-x)O_(12)系统的研究

以LiTi2 (PO4 ) 3 为基以天然高岭石为起始原料 ,经高温固相反应 (～ 90 0℃ )制得了一系列新的锂快离子导体材料Li1+ 2x + 2yAlxMgyTi2 -x-ySixP3 -xO12 (以下简称Ti Mg Lisicon)。系统的合成温度随x和y值的增大而降低。应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x =0 .1,y =0 .1的合成物的室温电导率最好为 1.0 1× 10 -4 S/cm ,而 40 0℃时x =0 .1,y =0 .3的合成物的电导率最大 ,为 2 .5 3× 10 -2 S/cm。XRD分析结果表明在x =0 .1,y≤ 0 .8;x =0 .2 ,y≤ 0 .6的组成范围内均能得到空间群为R3-

锂快离子导体研究进展与展望

综述了近年来无机锂快离子导体和聚合物锂快离子导体研究进展及其应用。对不同种类的锂快离子导体的导电率、性能、稳定性进行了简评,对影响其电导率的主要因素进行了简单的分析。提出了锂快离子导体制备的要求,展望了其未来的应用前景。

锂快离子导体Li_(1+2x)Al_xTi_yGe_(2-x-y)Si_xP_(3-x)O_(12)系统的研究

以高岭石为起始原料 ,经高温固相反应 (～ 10 0 0℃ )合成了Li1+ 2xAlxTiyGe2 -x-ySixP3 -xO12 (以下简称Ti Ge Lisicon)系统的锂快离子导体。应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明 ,y =1.5 ,x =0 .2的合成物的电导率最好 ,40 0℃时电导率达 2 .13× 10 -2 S/cm ,2 0 0～ 40 0℃内的电导激活能为 3 0 .6kJ/mol。XRD分析结果表明在一定的组成范围内得到空间群为R3 - c的合成物。

Y^(3+),S^(6+)掺杂的矿物锂快离子导体Li_(1.2+x-y)Y_xTi_(1.9-x)Al_(0.1)Si_(0.1)S_yP_(2.9-y)O_(12)系统的合成与表征

以LiTi2(PO4)3为母体,以天然高岭石为起始原料,经高温固相反应制得了一系列新的锂快离子导体Li1.2+x-yYxTi1.9-xAl0.1Si0.1SyP2.9-yO12(以下简称Y S Lisicon)。X射线粉末衍射分析结果表明在x≤0.3,y<(0.2+x)的组成范围内均能得到类似于Nasicon三方结构的相,同时还存在其他杂相。应用交流阻抗技术测定电导率的结果表明起始组成为x=0.1,y=0.15的合成物电导率最高,其在室温下的电导率为2.93×10-5S·cm-1,在673K时可达3.62×10-2S·cm-1,其在473～673K间的活化能为37.19kJ·mol-1,分解电压为3.0V。

以高岭石和NaTi_2（PO_4）_3为基的钠快离子导体

本文以高岭石为起始原料、以ＮａＴｉ２（ＰＯ４）３为母体结构，通过高温固相反应合成快离子导体Ｎａ１＋２ｘＡｌｘＴｉ２－ｘＳｉｘＰ３－ｘＯ１２系统，并研究了此系统的相组成、结构和电性能．大多数合成反应在１０７３～１２２３Ｋ下完成．在。ｘ＜０．６的组成范围内可形成具有ＮＡＳＩＣＯＮ结构、空间群为Ｃ２／ｃ的固溶体·ｘ射线粉末衍射分析表明随。的增大，系统各合成物的晶胞参数增大．ｘ＝０．４的合成物具有最好的离子电导率，６７３Ｋ时达３．００×１０－３Ｓ／ｃｍ，而激活能为３６．０２ｋＪ／ｍｏｌ．

新型石榴石结构锂快离子导体Li_5La_3M_2O_(12)的研究进展

锂离子无机固态电解质是先进锂电池材料研究的重点之一,对未来锂电池的发展具有重要意义。与传统锂离子无机固态电解质相比较,这种新型锂无机固态电解质Li5La3M2O12具有高的离子电导率、电子电导率可以忽略、与电极材料的稳定性好、安全无泄漏、高的电化学分解电压和环境友好等优越性能。石榴石结构锂快离子导体是一种新型的锂无机固态电解质材料,有关这方面的研究不多。分别从结构、导电机理、合成方法、电导率测量、改性处理等方面进行阐述。最后指出了Li5La3M2O12无机固态电解质存在的问题和今后的研究重点。