复合金属氧化物正极材料Li(CoxNiyMn1-x-y)O2高功率锂离子动力电池的试制及电化学性能的研究

用化学方法合成用于锂离子动力电池正极的新型高电压高容量复合金属氧化物材料Li(CoxNiyMn1-x-y)O2,试制了具有良好热稳定性的高功率8Ah锂离子动力电池。在研究了该电池的电化学性能后,研制了用于混合动力电动车辆的电池系统并进行了车载实验。结果表明该电池系统在深度放电条件下不仅显现出十分优越的循环性能和一致性,经过模拟工况测试后的数据还表明单体电池升温最高仅为5℃,即电池系统还具有良好的热稳定性,因此该电池系统是适合用于混合动力电动汽车的。

材料化学技术的进步与今后的电动汽车

锂离子动力电池正朝着更加安全、能量密度更高、寿命更高、成本更低的方向发展。相关化学与材料科学的进步,不但使电池体系的研究更加深入,而且对电动汽车的快速发展具有十分重要的意义。

一种新型锂离子电池用聚合物电解质复合膜的制备和性能表征

阐述了一种新型锂离子电池用PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物树脂)基聚合物电解质复合膜的制备过程.对复合膜中使用的无机TiO2纳米颗粒进行固体超强酸化处理,并进行颗粒表面酸强度H0测试、XRD晶体结构分析以及复合膜的电解液吸附率测试和电化学阻抗谱测试.采用PE无纺布支撑体作为增强材料,以浸涂方法制备复合膜,并进一步组装为锂离子电池,性能测试表明该电池具有良好的电化学性能.

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.

K元素的掺杂对锆酸锂材料吸收CO_2性能的影响

以纳米级单斜相ZrO2为反应物,采用高温固相合成法在K元素掺杂的情况下,制备了一系列可在高温460～650℃下直接吸收CO2的锆酸锂材料———Li2K2xZrO3(0≤x≤0.4)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及热重分析仪(TG)分别进行了形貌、结构以及吸收CO2性能的分析。实验结果表明,通过适量K元素的掺杂,能明显改善材料吸收CO2的性能,当K2CO3的添加量x=0.03时,制备的材料具有较快的吸收速度和较好的吸收容量,在500℃、20%CO2(80%空气)的气氛下保持160min即可达到吸收平衡,吸收量可达(25±0.6)%(wt),而且材料的循环性能也较好。

新合成方法制备的LiCoO_2正极材料的结构和电化学性能研究

采用新合成方法制备了锂离子二次电池正极材料LiCoO2。通过ICP鄄AES、XRD、SEM、电化学方法等测试分析了所合成材料的物理性质和电化学性能,并与商品LiCoO2材料作了对比研究。同时分别以国产MCMB和石墨作负极活性物质、合成的LiCoO2作正极活性物质做成锂离子电池,对其电化学性能进行了测试。实验结果表明,所合成的LiCoO2材料的电化学性能优于其它两种商品LiCoO2材料,其初始放电容量为155.0mAh·g-1,50次循环后的容量保持率达95.3%,而且以此为正极的锂离子电池也表现出优良的电化学性能。计时电位分析结果还表明,合成的材料在充放电循环过程中发生了三次相转变过程,但相变过程具有良好的可逆性。

Na掺杂对硅酸锂吸收CO_2性能的影响

通过高温固相反应法,在添加不同比例Na2CO3的条件下,合成出一系列可在高温500～750℃之间直接吸收CO2的硅酸锂材料.利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪分别观察和评价了合成材料的表面形貌与结构特征,用热重分析仪测量了硅酸锂材料的CO2吸收性能.实验结果表明,通过适量Na元素的掺杂,能够提高硅酸锂材料吸收CO2的性能,当Na2CO3的添加量x=0.02时,合成的硅酸锂材料在CO2气氛下,于700℃恒温保持约15min即可达到吸收平衡,材料的吸收量为(46±0.6)%(w),与未经掺杂的材料相比,吸收容量有所提高.此外,气氛中CO2的浓度对材料吸收CO2的速率有较大影响.

水热法合成高功率锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料

以球形TiO2和LiOH溶液为反应物,通过水热法合成了尖晶石型Li4Ti5O12,并使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和激光粒度分布(PSD)对其结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:通过该法得到的产品颗粒大小均匀,粒度分布狭窄,结构与标准Li4Ti5O12谱图一致.实验选定温度下所得的Li4Ti5O12均表现出良好的电化学性能.其中,800°C热处理所得样品的电化学性能最好,室温下,以35mA·g-1的电流密度进行充放电,其可逆容量达到162mAh·g-1,同时这种材料也表现出良好的倍率性能,即使在720mA·g-1的电流密度条件下进行充放电,其可逆容量仍可达到124mAh·g-1.

双向视ICP-OES法同时测定褐煤中锗和一些主要成灰元素

描述了ICPOES(高频电感耦合等离子体光学发射光谱)同时测定褐煤中Ge和一些主要成灰元素Fe,Al,Ca,Mg,K,Na,Ti的方法。所使用的仪器是一台安装有双向视等离子体炬管和一个同时检测器的ICP光谱仪,这种技术允许分别在侧视和端视方式下同时测定主成分和微量元素。作者选取了适宜的仪器工作条件、选择了无干扰的分析谱线和合理地扣除了光谱背景,样品灰化后用HNO3/HF/HClO4混合酸消解,测定结果与国标方法吻合。仪器的检出限为0.00039～0.10μg·mL-1,方法的精密度RSD为0.79%～2.84%,样品平均回收率为92.38%。建立的方法可简便、快速、准确地对褐煤中锗及其他多种元素同时进行测定。

高温下硅酸锂吸收CO_2的研究

以SiO2和Li2CO3为反应原料,采用高温固相法于不同温度下合成了一系列可在高温500￣750℃之间直接吸收CO2的硅酸锂(Li4SiO4)材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)分别观察和评价了合成材料的表面形貌与结构特征,用热重分析仪(TG)研究了硅酸锂材料吸收CO2的性能。实验结果表明,在750℃下煅烧6h即可合成出吸收CO2性能良好的硅酸锂材料,在CO2气氛下,于700℃保持约15min即可达到吸收平衡,其吸收量约达43%(wt)左右。与文献报道相比,材料的合成条件有所改善,材料吸收CO2的容量也有较大提高。

碳酸盐沉淀法制备Y_2O_3纳米粉及透明陶瓷

以Y(NO3)3和NH4HCO3为原料,采用正向滴定法,得到了化学组成为Y2(CO3)3.2H2O的先驱沉淀物。结果发现:时效可使沉淀物的颗粒尺寸和形状发生明显变化,时效48 h后,先驱沉淀物形状由球形变为针状;先驱物经水洗乙醇清洗丙酮清洗可提高Y2O3粉体的活性;针状先驱物在1 100℃下煅烧4 h能得到团聚轻的Y2O3粉体,粉体平均粒径约为80 nm;所得粉体在1 700℃真空烧结4 h后,获得了透明Y2O3陶瓷。

湿化学法制备Y_2O_3纳米粉及透明陶瓷

以Y(NO3)3溶液和NH3·H2O为原料,制备了Y2O3纳米粉体.先驱沉淀物的化学组成为Y2(OH)5NO3·H2O．研究了pH值及滴加过程对先驱沉淀物形貌及Y2O3产物烧结性的影响．正向滴定,pH值较低时(pH=7．9),先驱沉淀物为片状结构;pH值较高时(pH=10．0),先驱沉淀物片层状结构特性减轻,并且颗粒变的细小．反向滴加时,片层状结构特征消失,主要为块状晶粒．先驱沉淀物为片状结构时,得到的粉体活性较高．添加适量的(NH4)2SO4能够减轻Y2O3粉体的团聚,沉淀的同时控制pH值在9以下,所得到的粉体具有更好的烧结性能．采用得到的Y2O3纳米粉,不加入任何烧结助剂,经1700℃真空烧结4h得到了透明Y2O3陶瓷。

氢氧化物共沉淀法制备LiMn_(0.45)Ni_(0.45)Co_(0.1)O_2正极材料的反应条件

通过氢氧化物共沉淀法制备了Mn0.45Ni0.45Co0.1(OH)2,研究了反应条件对产物形貌特征的影响,重点研究了F-离子对产物形貌特征、振实密度的影响.利用前述产物通过高温固相合成法制备了高密度的LiMn0.45Ni0.45Co0.1O2和LiMn0.45Ni0.45Co0.1O1.96F0.04正极材料,并研究了F元素掺杂对循环性能的影响.结果表明,在沉淀体系中加入F-,可以改善产物的形貌特征和振实密度.SEM测试结果表明,产物具有良好的形貌;XRD测试表明,产物具有良好的层状结构,无杂质相存在.在充放电电压区间为2.8-4.4V,电流密度为30mA·g-1时,LiMn0.45Ni0.45Co0.1O2和LiMn0.45Ni0.45Co0.1O1.96F0.04首次放电容量均为157mAh·g-1,经过50次循环,放电容量保持率分别为72.6%和86.0%,F元素的掺杂可以明显改进材料的循环性能.

新型正极材料三硫代环磷氮烯无机聚合物的合成

采用缩合聚合方法合成了新型三硫代环磷氮烯无机聚合物[(NPS3)3]n,利用红外光谱测试与元素含量分析技术证明了[(NPS3)3]n的分子结构与组成,并对聚合物材料的粒度、比表面积及微观形貌进行了考察。TG/DTA实验证明材料在200℃以下具有良好的热稳定性。循环伏安测试表明[(NPS3)3]n正极材料在锂电池体系具有2.15V的电化学还原电位和2.45V的电化学氧化电位,经充放电循环实验观察,材料的首次放电容量达到749.0mAh·g-1,与理论容量(759.0mAh·g-1)十分接近;经过50次充放电循环后,放电容量保持在674.8mAh·g-1,具有很高的使用容量和优秀的循环性能。

四川大岩子铂—钯矿床的原生地球化学异常特征及盲矿预测

迄今为止文献中未见有铂矿原生晕研究的报道,通过对大岩子矿区地表和不同中段坑道原生晕的研究,发现在铂—钯矿体周围有清晰的F、Sb、Cd、Hg、As、Ag、Au、Pd、Pt、Cu、N i元素的原生晕,其中F、Sb、Cd、Hg、As为前缘指示元素,Au、Ag为近矿指示元素,Pt、Pd、Cu、N i为成矿指示元素。元素的垂直分带序列为(地表至矿体):(F、Sb、Cd、Hg、As)—(Ag、Au)—(Pd、Pt)—(Cu、N i)。地表岩石地球化学测量发现的III号Pd、Pt异常带,具有多元素异常组合特征,判断为矿致异常,推测在该异常带下方可望找到隐伏矿体。坑道原生晕研究发现,在PD4中段出现浓集中心醒目、浓度分带清晰的F原生晕,推测在PD4中段下方可能存在新的盲矿体。

固体中的扩散应力研究

固体中原子的互扩散行为导致的扩散应力不仅可以引起材料的宏观变形,而且可能在材料内部形成特殊的微观组织．系统阐述了固体中原子扩散与应力之间的相互作用问题,区别了应力扩散与扩散应力的概念,并通过流点体积生长率的推导,建立了互扩散区域内流点应力、应变与原子扩散流之间的变量关系,提出描述固态互扩散区域内扩散应力与应变的一般理论．在此基础上,分析了固态反应周期层片型结构的形成机理和薄片扩散偶的扩散弯曲问题,并提供了相应的理论解释．

K的掺杂对硅酸锂吸收CO_2性能的影响

以SiO2,Li2CO3为反应原料,通过高温固相反应法,在添加不同比例的K2CO2的条件下,合成出系列可在高温500 750℃区间直接吸收CO2的硅酸锂材料.采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）分别观察和评价了制备材料的表面形貌与结构特征,用热重分析仪（TG）研究了硅酸锂材料吸收CO2的性能.实验结果表明,通过掺杂适量的K元素,能够提高硅酸锂材料吸收CO2的性能,在CO2气氛下,于700℃保持约15 min即可达到吸收平衡,材料的质量分数约达48%.

锂离子电池正极材料钴酸锂近期研制进展

以钴酸锂(LiCoO2)为正极活性材料的锂离子二次电池是军事装备的重要能源。介绍了国内外锂离子二次电池的生产现状,列举了正极材料LiCoO2高温合成的原料和工艺步骤,比较了各厂家产品的性能差别。通过总结近年文献,探讨了原料的种类、混匀程度、反应温度、热处理时间以及冷却速度等工艺因素对LiCoO2的结晶度和颗粒形态的影响,进而对LiCoO2的充放电性能和热稳定性的影响。介绍了近期为提高LiCoO2的性能而研制LiCoO2合成工艺的新成果及发展动态,提出了LiCoO2性能优化的必要性和可能的主要途径。