从废旧磷酸铁锂中选择性提锂制备碳酸锂的工艺研究

以盐酸为浸出剂、NaClO3为氧化剂,从废旧磷酸铁锂正极材料中选择性浸出锂,考察了盐酸用量、固液比和反应时间等参数对锂浸出率的影响。结果表明,在盐酸用量为理论用量的1.0倍、固液比1∶3、反应时间3 h条件下,锂平均浸出率可达99.33%;向浸出液中依次加入氢氧化镁、氢氧化钠可有效去除P、Al和Fe等杂质元素;在95℃下向除杂后溶液中加入无水碳酸钠可制备出Li2CO3,经水洗去除NaCl后,Li_(2)CO_(3)主含量可达99.62%,符合工业级碳酸锂行业标准。

Mn_(3)O_(4)微观结构对固相合成类单晶锰酸锂的影响

探究了Mn_(3)O_(4)的微观结构对高温固相法制备类单晶锰酸锂(LiMn_(2)O_(4))的影响。结果表明,前驱体对LiMn_(2)O_(4)的结构和形貌有决定性的影响。粒度小、比表面积大的类球形Mn_(3)O_(4)更易制得类单晶锰酸锂,其颗粒团聚致密、表面光滑,且晶胞参数小、能量密度大、Li+浓度高。类单晶锰酸锂的综合电化学性能和热稳定性远高于非类单晶材料,在0.2 C倍率下首次放电比容量和库仑效率分别高达112.50 mA·h/g、96.5%,8 C倍率下放电比容量仍有102.11 mA·h/g,200次循环后容量保持率为90.1%。类单晶锰酸锂优异的性能归因于其具有稳定的晶体结构和外露表面、较高的Li+浓度,在电化学反应中结构稳定、锂离子迁移速率快、电极极化和电荷转移阻抗小。

电解加钛与熔配加钛对工业纯铝晶粒细化的作用

对比研究了电解加钛,以Al Ti和Al Ti B中间合金方式向工业纯铝熔配加钛以及向电解低钛铝合金中再熔配加Al B中间合金的细化效果。结果表明,不同加钛方式对纯铝都有较强的细化作用;在钛含量相同的条件下,电解加钛的晶粒细化能力明显高于熔配加Al Ti中间合金的;钛含量较低时,熔配加Al Ti B中间合金的细化效果略好于电解加钛的,钛含量较高时,二者的细化能力相当。向电解生产的低钛铝合金中再熔配加入Al B中间合金,可明显改善晶粒细化效果,尤其在较低的钛含量时表现得非常明显。

加钛和加硼方式对铝合金的晶粒细化及其衰退行为的影响

通过对比实验,研究了电解加钛与经Al Ti、Al Ti B中间合金向工业纯铝熔配加钛的晶粒细化效果及其衰退行为,以及Al B中间合金对电解低钛铝合金的晶粒细化效果及衰退行为的影响,还分析了硼对电解低钛铝合金的晶粒细化和抗衰退行为的影响。结果表明,在钛含量为0.10%和0.15%的条件下,电解加钛晶粒细化作用的衰退速度比熔配加Al Ti中间合金要慢;熔配加Al Ti B中间合金细化晶粒作用的抗衰退能力则明显高于电解加钛和熔配加Al Ti中间合金;加Al B中间合金可有效提高电解低钛铝合金的细化效果和抗衰退能力,并使其明显高于电解加钛和熔配加Al Ti或Al Ti B中间合金。

类球形正交LiMnO_2的制备、微结构和电化学性能

以共沉淀法得到的类球形MnCO3为前驱物,制备了类球形正交LiMnO2(So-LiMnO2),采用XRD、SEM和N2吸附技术对样品进行表征;与非球形正交LiMnO2(No-LiMnO2)进行了对比研究。结果表明:o-LiMnO2的堆垛层错度、结晶状况、颗粒形貌和大小与前驱物的微结构密切相关;在80次电化学循环测试过程中,So-LiMnO2经15次循环可达最大的放电容量152mAh·g-1,其容量衰减平均每次循环0.58mAh·g-1;而No-LiMnO2要经过38次循环才能达到最大放电容量128mAh·g-1,容量衰减平均每次循环高达1.24mAh·g-1。TEM和EDS分析证明:由一次粒子团聚的类球形So-LiMnO2能有效地抑制电解液对材料的腐蚀、减少Mn的溶解,从而提高了电化学循环能力。

流变相法一步合成正交LiMnO_2的结构和性能

以Mn2O3和LiOH·H2O为原料,用流变相法在150℃、无惰性气体保护条件下一步合成正交LiMnO2(简写为o-LiMnO2),并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电化学循环测试对反应10h和15h所得产物进行了对比研究。结果表明:前者(110)晶面堆垛层错度高、颗粒小,首次循环即可得到最大的放电容量209.7mAh/g,但衰减较快;后者(110)晶面堆垛层错度低、颗粒大,经活化后在第5次循环可达到最大的放电容量195.3mAh/g,循环稳定性较好。非原位XRD证实,前者经首次循环后o-LiMnO2已完全转变为类尖晶石LiMn2O4和NaCl型结构Li0.5Mn0.5O;后者经5次循环后才能完成整个相变过程。

正交层状LiMnO2在电化学循环过程中的相变和活化特性

用高精度非原位XRD结合Rietveld结构精修对固相法制备的正交层状LiMnO2(简写为o-LiMnO2)在电化学循环过程中的相变进行了研究。结果表明:首次循环就出现相变,循环5次后o-LiMnO2相变完全;产物中除了有类尖晶石型锰酸锂(Li0.86Mn0.14)(Mn0.92Li0.08)2O4(Fd3m)外,还证实了文献的理论计算和晶体学推测出的岩盐型锰酸锂(Li,Mn)O2(Fm3m)的存在;并定量计算了两物相的相含量。证实两物相均参与了电化学循环,其中类尖晶石型锰酸锂对电化学容量的变化起主要作用;岩盐型锰酸锂在电化学循环过程中逐渐向类尖晶石型锰酸锂转变,使电极的放电容量不断增加,这种转变停止时,放电容量达到最大,活化过程结束。

高密度正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.44)Ni_(0.18)Co_(0.18)]O_2的制备及其结构与性能

用共沉淀法结合高温固相法制备了Li[Li0.2Mn0.44Ni0.18Co0.18]O2锂离子电池用富锂正极材料。用XRD结合Rietveld精修、SEM和电化学测试等对材料的结构和性能进行了研究。结果表明:该材料具有良好的α-NaFeO2型层状结构,其中,Li和Ni、Co、Mn共同随机占据3b位;3a位的Li+和3b位的Ni 2+约3%发生混排,互相占位;该材料的振实密度高、比表面积小;首次放电容量可达187.3mAh/g,0.5C倍率下,经20次循环后材料的容量保持率为72%。

硅烷偶联剂表面处理对LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2结构和性能的影响

用硅烷偶联剂加热分解的简便方法对锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)的表面进行处理,利用XRD结合Rietveld精修、SEM、TEM、DSC、EIS和恒流充放电等方法对材料进行表征。结果显示,硅烷偶联剂经450℃加热分解后得到的非晶态Si O2均匀包覆在材料表面,包覆不改变NCA的晶体结构,但明显改善了材料性能。在60℃环境中,0.2C、1C下包覆材料(简写为a-NCA)的放电比容量分别为176.4、158.9 m Ah·g-1,高于NCA的174.2、153.8 m Ah·g-1;50周循环后a-NCA的容量保持率为91.4%,远高于NCA的86.5%;同时,经包覆后材料的热稳定性大幅度提高。其原因是包覆层抑制了NCA在循环过程中与电解液发生副反应,有效降低了离子迁移的界面膜电阻,并抑制了晶体结构变化。

固相法制备正交LiMnO_2的结构与电化学性能

以Mn2O3和LiOH.H2O为原料,采用固相法制备了正交LiMnO2(简写为o-LiMnO2),通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电化学循环测试对o-LiMnO2进行了研究.结果表明,反应温度较高时,o-LiMnO2晶体生长较完整,(110)晶面的堆垛层错较少.随着温度升高,o-LiMnO2电极首次库仑效率减小,放电容量逐渐降低,但循环稳定性有所提高.o-LiMnO2的电化学性能对充放电电流密度非常敏感,当充放电电流密度增大时,o-LiMnO2的活化次数增多,放电容量减小.

ZrO2包覆对LiNi0.8Co0.2O2结构和性能的影响

为提高锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的综合电化学性能,采用高温固相法对其表面进行ZrO2包覆。以X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学阻抗和电化学充放电等方法对材料进行表征。结果显示,ZrO2可均匀分布在LiNi0.8Co0.2O2表面而不影响其晶体结构,但对电化学性能影响明显,即首次放电容量略有降低,由168.25 mAh/g降到157.43 mAh/g;1C、2C倍率性能有较大改善,循环性能的提高尤其突出,在100周循环内,LiNi0.8Co0.2O2的容量保持率从90.68%提高到97.70%。其原因是:(1)包覆层有效避免了电解液与正极材料直接接触、抑制副反应的发生;(2)包覆过程中生成的Li2ZrO3提高了材料的离子导电性。该研究结果为改善锂离子电池正极材料综合电化学性能提供了简便、有效的方法。

硼对电解低钛铝基合金微观组织的影响

研究了Al B中间合金对工业纯铝和电解低钛铝基合金微观组织的影响。结果表明,硼对纯铝晶粒细化作用较弱;对于电解低钛铝基合金而言,由于在电解过程加入的微量钛的作用,其晶粒已经得到明显细化,且随着钛含量的增加,晶粒细化效果不断加强。向电解低钛铝基合金按Ti∶B=5∶1的重量比再熔配加入Al B中间合金,可明显改善电解加钛的晶粒细化作用,特别是在钛含量较低时作用更加明显,随着Al B中间合金添加量的增加,硼的作用逐渐减弱,最终与不加硼的电解低钛铝基合金的细化效果相当。

碳纳米管用作锂离子电池负极材料的研究进展

简要概述了碳纳米管的结构、嵌锂机理;通过对比分析,综述了碳纳米管的电化学性能,指出了其作为锂离子电池负极材料的优点与不足;详细介绍了作为负极材料的碳纳米管改性修饰方法及碳纳米管复合材料研究现状;并根据碳纳米管及其复合材料的各种特征和综合分析,指出了其作为一种储能材料的发展方向。

电解掺钛对纯铝晶粒细化作用效果的分析

向铝电解槽添加一定量的二氧化钛可使生产的铝锭中含有少量的钛。分析了用这种掺钛方式生产的低钛铝合金的微观组织,对比研究了电解掺钛与通过铝钛中间合金掺钛的晶粒化效果。结果表明,电解掺钛具有更优良的晶粒细化作用。随着电解掺钛量的增加,晶粒尺寸下降。电解掺钛量在0.20%～0.30%之间既可得到满意的细化效果。还分析了电解掺钛的晶粒细化作用的机理,对电解掺钛新工艺的可用性进行了评价。

硅烷偶联剂表面改性LiMn2O4的结构及电化学性能

硅烷偶联剂经高温分解对锂离子电池阴极材料LiMn2O4表面改性,对材料的形貌、结构及综合电化学性能进行表征。结果表明:经硅烷偶联剂处理后,SiO2均匀地包覆在材料表面,不影响LiMn2O4的晶体结构和形貌,但明显地改善了材料的电化学性能。其中SiO2包覆质量为1%时,LiMn2O4的综合电化学性能最佳:经100次充放电循环后,LiMn2O4的放电比容量和容量保持率由包覆前的93.88mAh/g和88.03%分别提高到包覆后的112.05mAh/g和94.54%。这归因于包覆层可抑制电解液与电极材料之间发生的副反应,减小固体电解质界面(SEI)膜阻抗(Rf),从而提高材料的结构稳定性和Li+在迁入/脱迁过程中的扩散能力。

产教融合背景下产业学院人才培养模式的探索与实践

为了使地方高校培养的人才能主动服务区域经济和满足地方经济社会发展的需求,通过建立现代产业学院国家政策、发展要求、行业趋势等背景分析。以河南理工大学新材料产业学院为例,提出了符合产教融合背景下产业学院育人理念,构建了“1243”为主线的4年全程产教融合的新材料(方向)人才培养模式。建立了引企入教、校企共训、资源共享的产教融合保障机制,在产业学院建设的实践中取得了初步成效。在目前国家推行高校深化产教融合的时代背景下,产教融合人才培养新模式将给地方高校起到良好的示范作用。

掺F影响LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)结构和性能的微观机制

以氟化锂为氟源,通过高温固相法合成了F掺杂的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试等手段研究F影响LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)结构和性能的微观机制。结果表明:适量F掺杂可以提高正极材料的放电比容量,改善其倍率性、循环性和热稳定性。当F掺杂量(物质的量分数)为1.5%时,材料的综合电化学性能最优,初始放电比容量(0.2C)和50周循环容量保持率(1C)分别由原始的174.0 mAh·g^(-1)(78.7%)提高到178.6 mAh·g^(-1)(85.7%)。LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)材料性能的改善可归因于F能够增强过渡金属层、锂层与氧层之间的结合力,提高材料的结构稳定性。此外,F掺杂还有利于降低电化学反应中的界面电阻和电荷转移阻抗。

钾离子掺杂提高锂离子电池正极锰酸锂性能的微观机制

改善尖晶石锰酸锂的大倍率性能是目前锂离子电池的重点研究方向之一。本研究用高温固相法合成掺K^(+)的尖晶石锰酸锂,研究K^(+)提高锰酸锂倍率性能的微观机制。结果表明,尽管随着电流密度增大,电极的放电比容量下降,但掺K^(+)提高材料的大倍率性能效果显著,如最佳掺K^(+)量(物质的量分数)1.0%时,在10C (1C=150 mA·g^(-1))下比容量提高了一倍,远高于0.5C下的1.9%。原因在于掺K^(+)后,首先,锰酸锂的晶胞体积扩大,Li–O键变长,Li、Mn阳离子混排程度降低,载流子(Mn^(3+))量增多;其次,电极极化和电荷迁移阻抗降低,提高了材料的充放电可逆性、导电性及锂离子扩散能力;再者,[Mn_(2)]O_(4)骨架更稳定,减小了电化学过程中内应力变化,抑制了晶体结构变化和颗粒破碎;最后,钾离子掺杂使制备过程中材料团聚,从而减小电解液与电极的接触面积,减轻电解液的侵蚀,抑制锰的溶解。

锂离子电池正极材料LiMn2O4用前驱体的现状与发展

前驱体对锂离子电池正极材料Li Mn2O4结构和性能有重要影响。综述了常见的前驱体特点及生产工艺,指出二氧化锰仍然是目前用量最大的前驱体,适当的体相掺杂是改善其性能的有效途径;用球形四氧化三锰制备高性能Li Mn2O4有广阔的应用前景,改善生产工艺、降低成本必将提升球形四氧化三锰在锂离子电池领域的竞争力。

应用集成运放消除环境噪声的探讨

在信号的处理和传输过程中，经常遇到环境噪声的干扰，本文针对这一问题，提出了应用集成运放消除环境噪声的猜想。