基于第一性原理的尖晶石锰酸锂电池掺杂研究

采用基于泛函理论的第一性原理,应用超软赝势平面波法对LiMn2O4以及Ni 2+掺杂的LiMn2O4的能带结构、态密度进行研究。理论计算表明:LiMn2O4是导体材料,Mn位掺杂Ni 2+可以减小LiMn2O4的能带间隙,缩短Mn-O键长,降低Li-O键能,提高LiMn2O4的电子电导率以及锂离子的扩散速率。电子态密度分析发现:由于Ni-3d轨道的诱导作用,出现了新的O-2p轨道,Li脱出时获得的电子主要是由费米能级附近O-2p能带提供,因此掺杂Ni 2+能提高LiMn2O4的导电性能。相关实验结果表明,掺杂Ni 2+的LiMn2O4具有优良的电化学性能,与理论计算结果非常符合。

微波固相法与常规高温固相法制备镁铝尖晶石粉体的对比研究

以Mg O和Al2O3为主要原料(摩尔比1∶1,质量比20∶51),分别采用微波固相烧结和常规固相烧结的手段制备Mg Al2O4。用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及晶粒粒径统计计算分析软件表征和分析得到的Mg Al2O4。分析结果表明,在1400℃下,两种手段均能获得Mg Al2O4,但是采用微波固相烧结所获得的Mg Al2O4结晶度更好,晶粒更加细小圆滑,外形规则均匀,具有更优良的晶体学特征,从而更有利于Mg Al2O4的应用。且微波固相烧结节省了大量的制备时间,降低了能源消耗。

微波加热SiC坩埚升温特性的数值模拟研究

在给出SiC坩埚在微波场内温度与时间的理论升温速率方程的基础上,建立了SiC坩埚在微波场中的数学模型,采用COMSOL有限元软件中的射频模块,进行了多物理场耦合情况下Si C坩埚在微波场内的升温特性的数值计算,得到了温度在空间与时间上的分布图,并对模拟结果进行了分析。分析表明:Si C坩埚在微波场内可以实现体加热,获得均匀的温度分布,而且可以获得较高的升温速率和较高的温度。为借助SiC坩埚加热非吸波材料的升温过程设计提供了依据。