研究生固体化学课程思政教学设计探索

新时代背景下,研究生教育不仅注重专业知识传授,还需要提升科学素养和爱国精神培养,因而高校对研究生课程的思政建设越来越重视。探讨了思政元素融入研究生固体化学课程教学的必要性,以及固体化学课程思政元素的发掘,相关教学内容、模式的设计,为进一步推进研究生课程思政建设、提升课程思政教学效果提供了参考。

锂离子电池富锂正极材料xLi_(2)MnO_(3)·(1-x)LiMO_(2)(M=Co,Fe,Ni_(1/2)Mn_(1/2)…)的研究进展

新一代固溶体富锂正极材料xLi2MnO3.(1-x)LiMO2(M=Co,Fe,Ni1/2Mn1/2…)具有高比容量、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制,可能被用做新型高比能量锂离子电池正极材料.本文介绍了富锂正极材料的结构、合成方法、电化学性能研究,探讨了影响其电化学性能的若干因素.并对其进行的各种改性研究进行了概述,分析总结了不同富锂正极材料所具有的特性和发展趋势.

锂离子蓄电池正极材料LiNi_(1-y)Co_yO_2的研究

从材料的结构、合成、电化学性能、热稳定性和贮存性能几个方面综述了LiNi1-yCoyO2 材料近期的研究开发状况。LiNi1-yCoyO2 不仅具备了LiCoO2 的特性 (易合成、性能稳定 ) ,更兼有LiNiO2 的高比容量、低成本之优点。而且在充放电过程中LiNi1-yCoyO2 没有发生纯的LiNiO2 材料所经历的三次相变 ,因而具有较好的循环性能。同时LiNi1-yCoyO2的不可逆容量可以为负极SEI膜的形成提供Li源 ,从而减少正极的额外装载量。其它过渡金属离子对LiNi1-yCoyO2 的再掺杂 ,进一步改善了材料的稳定性。实践表明 ,以LiNi1-yCoyO2

富锂正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiCoO_2的熔盐法合成及改性

通过熔盐法合成富锂正极材料0.5Li2MnO3.0.5LiCoO2,以低熔点盐为原料,低温熔融混合,分别研究了不同热处理方式和锂配比对富锂正极材料0.5Li2MnO3.0.5LiCoO2的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:采用化学计量比的锂盐,低温200℃预处理后,高温短时间处理,可以得到粒径均一和层状结构良好的材料。为了提高材料的循环性能,通过熔盐法对富锂正极材料0.5Li2MnO3.0.5LiCoO2进行氟离子掺杂。结果表明:氟离子掺杂后,材料的循环性能和倍率性能均得到提高;同时,在大电流下,氟离子掺杂减缓了容量缓升现象,缩短了活化时间。

锂离子蓄电池正极材料LiNi_(1-y)Co_yO_2的合成及性能

采用球形氢氧化镍的生产工艺合成了Ni1-yCoy(OH) 2 (0≤y≤ 0 .5 )共沉淀前驱体 ,利用该前驱体和锂盐一同焙烧后得到系列LiNi1-yCoyO2 固溶体。该方法避免了共沉淀时胶体的生成 ,而且与普通高温固相产物相比 ,烧成后的Li Ni1-yCoyO2 产物不仅保持了前驱体的原有形貌 ,而且具有更优良的电化学性能。通过电化学性能测试、SEM及X射线衍射等分析方法 ,我们系统研究了不同Co含量对材料电化学性能、结构以及前驱体形貌的影响。随着Co含量的增加 ,材料粒度逐渐降低 ,颗粒形貌由球形变为不规则形状 ;并且LiNi1-yCoyO2 材料的充放电及不可逆容量、放电电压均随Co含量的增加而呈降低趋势。当 0 .10≤y≤ 0 .2 0时 ,材料比容量可达 190mAh/g以上 。

锂离子蓄电池正极材料LiNi_(0.85)Co_(0.1)M_(0.05)O_2的合成及性能

采用共沉淀前驱体法,对LiNiO2进行金属元素Co和M(M代表Mg、Mn、Al)的共掺杂,得到系列LiNi0.85Co0.1 M0.05O2材料。并对材料进行了SEM、XRD分析以及电性能测试。另外从离子半径的角度出发,对各掺杂元素在晶体结构中的占位以及对材料性能的影响做了合理解释。由于Mg2+的半径与Li+的半径最为接近,可优先占据锂位。加之Mg2+不参与电化学过程,在层间起到支撑稳定作用。所以Mg2+的共掺入在改善材料循环性能方面表现出特有的优势。

纳米材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2的合成及性能研究

以低熔点盐为原料,通过熔盐法及煅烧合成纳米富锂正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2。煅烧温度对产物的结构、形貌和电化学性能有直接影响。在800℃烧结10 h可得到粒径均一、层状结构良好、具有良好循环性能和较高倍率性能的纳米富锂材料。在2.0-4.8 V以1.0 C（200 mA/g）倍率充放电,首次放电比容量为185 mAh/g,循环50次的容量保持率为94%。

正极材料LiNiO_2贮存问题的研究

对正极活性材料LiNiO2贮存性能的影响因素进行了讨论,锂过量不是LiNiO2碱性高的主要原因。从热力学角度研究了导致LiNiO2贮存问题的本质原因和副反应发生的临界条件。Li(α)在嵌锂化合物中的化学势越低,其与水发生反应的趋势就越小,即正极材料的嵌锂电位越高,其贮存稳定性越好。

失效动力锂离子电池再利用和有用金属回收技术研究

动力锂离子电池以其贮电能力大、充放电速度快等优点被广泛应用在电动汽车上,近年来失效电动汽车动力锂离子电池报废量不断增加,但未得到有效处理回收,造成了巨大的资源浪费和环境污染。失效电池还有80%左右的容量可以使用,可以在场地车或者储能电站进行再利用,以达到材料和电池的最大利用率;同时电池中含有多种有用金属(如Co,Al,Ni,Li等)且相对含量较高,极具回收价值。针对失效动力锂离子电池的再利用和有用金属的各种回收方法进行了评述。

微视频技术在基础化学实验教学中的应用探索

将微视频的创意及快速制作的特点与基础化学实验教学相结合,并以此为应用案例,探讨微视频技术在基础化学实验教学中的应用。微视频技术的应用有助于提升学习过程的趣味性、互动性,规范实验操作,进行探索性学习;同时促进学生之间的交流学习,深刻理解和掌握知识点,提升实验实践教学环节的投入产出效率。

掺杂元素对LiNi_(1-y)M_yO_2嵌锂电位影响的解析

对锂离子蓄电池正极材料LiNiO2掺杂Co和M(M代表Al,Mg,Mn)等元素进行了研究,掺杂元素的引入在改善LiNiO2的电化学性能的同时,对其嵌锂电位也有重要的影响。Co的掺入降低了LiNiO2的嵌锂电位,Co和M的共同引入能减小Co对LiNiO2电位的降低作用。较低能量的化合物体系有助于获得较高的嵌锂电位。部分Co对LiNiO2进行掺杂时,t2g和eg*能级升高,同时Co的掺入稳定了NiO2的结构,降低了结构中Jahn-Teller效应,体系能量升高,导致LiNi1-yCoyO2的嵌锂电位较低。另外讨论了不同掺杂元素(Al,Mg,Mn)对LiNiO2掺杂后体系能量及嵌锂电位的变化。

梯度材料LiNi1-yCoyO2脱嵌锂的机理探讨

梯度材料不仅具有高比容量而且表现出优秀的循环性能.本文从梯度材料的微分曲线、循环曲线及电压影响等方面所表现出来的不同于均相掺杂材料的特征进行分析,对该材料的充放电机理进行了解析.认为梯度材料所具有的稳定的核壳结构,很好地解决了LiNiO2材料的高比容量与稳定的循环性能之间的矛盾.

组织大学生参加化学实验竞赛的体会

介绍了近年我校组织学生参加大学生化学实验竞赛的具体做法,以及通过竞赛活动老师和学生的收获和体会。进一步明确了竞赛活动的实践是对传统化学实验教学的有力补充,是培养学生独立思考和创新活力的好形式,同时也推进了我校的化学实验课程的改革。

锂离子电池用Li_xMn_2O_4的高温性能研究

采用固相反应法以工业级原料合成了不同Li/Mn比的 3种锂锰尖晶石氧化物 ,并以循环伏安实验及 5 5℃下的恒流充放电实验考察了Li/Mn比对材料结构和性能的影响。高Li/Mn比的样品具有较好的高温循环性能 ,原因是①Mn3 +的含量降低 ,锰溶解及Jahn -Teller效应受到抑制 ,②充放电过程中结构变化平缓 ,保持了材料结构的稳定性 ;③可逆工作的Li+减少使得充放电过程中晶格体积变化减小 。

锂离子电池富锂正极材料Li[Ni_xLi_(1/3-2x/3)Mn_(2/3-x/3)]O_2(x=1/5,1/4,1/3)的合成及电化学性能

通过共沉淀法制备了M(OH)2(M=Mn,Ni)前驱体,并与LiOH混合,合成了锂离子电池富锂正极材料Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2,采用XRD、SEM和充放电实验对其进行表征.研究结果表明,Li,Ni,Mn原子在M层中呈有序分布,形成超结构;富锂正极材料由亚微米的一次粒子团聚组成1～3μm颗粒;在2.0～4.8V电位范围内,充放电电流密度为10mA/g时,富锂正极材料表现出很高的可逆比容量,达到200～240mA.h/g,同时具有良好的循环可逆性能.

球形LiFePO_4的制备及电化学性能

以(NH4)3C6H5O7为络合剂,通过控制结晶法制备了球形NH4FePO4.H2O,并研究了反应温度、滴加速度、搅拌速度和反应物浓度等对颗粒形态的影响。以球形NH4FePO4.H2O为前驱体,制备了球形LiFePO4,振实密度达1.08 g/cm3。充放电测试结果表明:样品在0.05C下的首次放电比容量为77.3 mAh/g;在0.05C、0.10C和0.50C下分别循环20次后,样品的放电比容量分别为77.2 mAh/g、54.7 mAh/g和42.7 mAh/g。

Al、Co和Mn掺杂对LiNiO_2结构的影响

本文采用XRD和EXAFS研究Al、Co和Mn原子掺杂对LiNiO2材料结构的影响。XRD结果表明掺杂材料具有与LiNiO2相同的晶体结构,都属于R3m点群,但是晶胞略微缩小,LiNiO2的层状结构得到改善,阳离子有序度增强。从EXAFS数据拟合结果可以看出,引入掺杂原子Al、Co和Mn减弱了Jahn-Teller畸变,使得NiO6八面对称性提高。掺杂Al和Co使得第一壳层Ni-O配位键长减小,掺杂Mn原子影响不明显。Al、Co和Mn掺杂使第二壳层Ni-Ni配位键长减小,Co和Mn掺杂使得第二壳层局域有序度提高,而Al的引入使得第二壳层局域有序度降低。

天然石墨的复合改性研究

国产天然鳞片微粉石墨具有较高的比容量 ,但它与溶剂的相容性差 ,高倍率充 /放电能力差 ,用环氧树脂热解碳对石墨进行复合改性处理 ,一方面改变石墨的表面状态 ,并使石墨层间结合力得到加强 ,改善了石墨材料与溶剂的相容性 ;另一方面还可以改变石墨片状颗粒的形状 ,减轻它在制膜过程中的择优取向 ,有利于锂离子在石墨中嵌入和脱出 ,从而提高石墨材料的高倍率充 /放电能力。本文主要阐述了用环氧树脂热解碳对国产天然石墨进行改性处理工艺 。

热处理改进天然石墨的电化学性能

The electrochemical property of natural graphite was improved by heat treatment . The treated natural graphite(average particle size of 20 μm) showed reversible specific capacitance of 335 mA·h/g and charge discharge efficiency of 84 3% in the first cycle. The cause of the improvement has been explained in terms of formation of more stable solid electrolyte interface.

锂离子电池正极材料的熔盐法合成研究进展

新颖的合成方法熔盐法具有工艺简单、成本低廉等特点,是最有希望进行商业化生产的方法之一。介绍了熔盐法合成各种正极材料的实验方法及电化学性能,探讨了影响电化学性能的若干因素,并对各种熔盐方法进行分类,分析总结了熔盐法所具有的优势及需要克服的问题。