Zn-Al共掺杂和形貌调控制备LiMn_(2)O_(4)正极材料及其电化学性能

采用固相燃烧法在不同焙烧温度(600、650、700和750℃)下制备了LiZn_(0.05)Al_(0.03)Mn_(1.92)O_(4)正极材料,采用XRD、SEM、XPS对其进行了表征,通过循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试了其电化学性能。结果表明,Zn-Al共掺杂和焙烧温度未改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,正极材料的结晶性随焙烧温度(<750℃)的升高而增加,650℃及以上时形成了较多包含高暴露(111)晶面、小面积(110)、(100)晶面的截断八面体形貌晶粒,但750℃时正极材料发生部分分解。焙烧温度650℃的样品(LZAMO-650)表现出最佳的电化学性能,在5 C和10 C倍率下,初始放电比容量分别为101.3、99.9 mA·h/g,循环1000圈后容量保持率分别为81.5%、74.3%;LZAMO-650样品极化作用较小,有较好的循环可逆性,具有较低的电荷转移阻抗(R_(ct)=132.14Ω)和较大的锂离子扩散系数(DLi^(+)=3.65×10^(–16)cm^(2)/s)。Zn-Al共掺杂和形貌调控改性LiMn_(2)O_(4)正极材料有效抑制了Jahn-Teller效应,形成的截断八面体颗粒形貌降低了Mn的溶解,同时提供了更多的Li^(+)迁移三维通道,从而改善了材料的电化学性能。

纳米级LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料制备及电化学性能研究

为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,随焙烧温度升高,结晶性增加,颗粒尺寸增大,逐渐由纳米级变为亚微米级。在优化焙烧温度650℃下制备的样品电化学性能最优,5C下初始放电比容量及500次循环后容量保持率分别为100.8 mA·h/g和80.0%,更高倍率(10C)下500次循环容量仅衰减7.5%。动力学性能测试结果表明,其具有较大锂离子扩散系数(3.26×10^(-16)cm^(2)/s)和较小表观活化能(25.67 kJ/mol)。Ni掺杂和不同的焙烧温度抑制了LiMn_(2)O_(4)材料的Jahn-Teller效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命。

熔盐燃烧法制备Ni-Cr共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料及电化学性能研究

采用熔盐燃烧法和不同焙烧温度处理制备了一系列尖晶石型LiNi_(0.05)Cr_(0.05)Mn_(1.90)O_(4)(LNCMO)正极材料,研究了焙烧温度对LNCMO的结构、微观结构形貌、电化学性能和动力学性能等的影响。结果表明,所制备样品都归属于LiMn_(2)O_(4)立方晶系Fd3m空间群,随焙烧温度升高,样品颗粒逐渐增大,其中550℃制备的为纳米级颗粒,其余为亚微米级。其中600℃焙烧温度制备的LNCMO样品展现出最佳的电化学性能,在5C倍率下,其首次放电比容量为109.1mAh/g,500次循环容量保持率为75.7%。电流密度增大到15C和30C时,经800次循环后该样品仍有64.4%和60.6%的容量保持率,并且其具有最大的Li+扩散系数(6.31×10^(-16) cm^(2)/s)和最小的电荷转移电阻(89.0Ω)。Ni-Cr共掺有效抑制了Jahn-Teller效应,适宜的二次焙烧温度有利于稳定材料的晶体结构,从而提高其倍率性能和循环性能。

云南和广西人工种植香菇中微量元素的测定

[目的]从微量元素角度对广西和云南人工种植香菇的营养价值作评价,为了解不同地区人工香菇的药效和营养价值提供科学依据。[方法]采用火焰原子吸收光谱法测定广西和云南人工种植香菇中Zn、Co、N i、Cu、Fe、Cr、Li、Ca和Mg的含量。[结果]2种人工香菇中Mg、Ca、Li、Zn、Fe和Cu含量较高,尤其Mg含量很高,Co、N i和Cr含量较低,广西和云南香菇的Zn/Cu值分别为6.3和3.3。[结论]广西和云南人工香菇中含有丰富的人体所需的微量元素,Zn/Cu值与抗癌中药中微量元素的含量有Zn高Cu低的关系相同,表明这2种香菇具有较高的营养价值,食用香菇可摄入人体所必需的微量元素。

Ni-Fe共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料的合成及电化学性能研究

采用固相燃烧法快速合成了LiNi_(0.08)Fe_(x)Mn_(1.92-x)O_(4)(x≤0.08)正极材料,并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明,Ni-Fe共掺没有改变LiMn_(2)O_(4)的立方尖晶石结构,促进了其晶体发育和{111}、{110}、{100}晶面的择优生长,部分颗粒形成了以高暴露{111}晶面为主和少量{110}、{100}晶面的截断八面体形貌。LiNi_(0.08)Fe_(0.05)Mn_(1.87)O_(4)样品在较低倍率(≤5 C)时,其倍率性能和长循环寿命得到显著提高,在25℃下,1 C的首次放电比容量为106.1 mAh/g, 1 000次循环后容量保持率为82.0%;5 C的首次放电比容量为100.1 mAh/g, 2 000次循环后容量保持率为72.8%。LiNi_(0.08)Fe_(0.05)Mn_(1.87)O_(4)材料的锂离子扩散系数和表观活化能分别为1.75×10^(-15)cm^(2)/s和26.52 kJ/mol,表明其有较好的Li+迁移动力学性能。

固相燃烧法制备去顶角八面体LiZn_(0.08)Al_(0.01)Mn_(1.91)O_(4)正极材料及其电化学性能

通过固相燃烧法快速合成了包含{111}、{100}和{110}晶面的单晶去顶角八面体形貌LiZn_(0.08)Al_(0.01)Mn_(1.91)O_(4)正极材料。结果表明,Zn-Al共掺促进了尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料的晶体发育和晶面择优生长,形成了单晶去顶角八面体形貌晶粒,有效抑制了Jahn-Teller效应,减缓了Mn溶解,增强了其晶体结构稳定性,显著提升了合成材料的电化学性能。Li Zn_(0.08)Al_(0.01)Mn_(1.91)O_(4)在5C和10C下的首次放电比容量分别为92.6和76.5 mAh·g^(-1),经过2000次循环后的容量保持率分别为70.4%和74.8%。即使在15C高倍率下,仍有64.2 m Ah·g^(-1)的首次放电比容量,循环800次后容量保持率达到82.2%。与LiZn_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)相比,LiZn_(0.08)Al_(0.01)Mn_(1.91)O_(4)正极材料具有较大的Li+扩散系数(1.02×10^(-1)1cm^(2)·s^(-1))和较小的表观活化能(25.60 kJ·mol^(-1)),表明Zn-Al共掺和单晶形貌调控策略能够降低Li^(+)在脱/嵌过程的能垒和增大Li^(+)在电极材料中的扩散速率。

威灵仙中锌、锰、铜的初级形态分析及健康风险评价

为探讨云南威灵仙锌、铜、锰微量元素的形态分布及评价其健康风险,采取正辛醇-水分配体系模拟威灵仙水煎液中锌、铜、锰在人体胃肠中的分配情况。用火焰原子吸收光谱法测定威灵仙原药、水煎液和水溶态、醇溶态中锌、铜、锰的质量比,并对3种微量元素进行健康风险评价。结果表明:云南威灵仙原药中锌、铜和锰元素平均质量比分别为10.10μg/g、21.44μg/g和372.74μg/g,其中锰质量比约为锌质量比的37倍;水煎液锌、铜和锰元素平均质量比分别为3.27μg/g、3.79μg/g和66.47μg/g,溶出率分别为32.42%、17.66%和17.83%,以锌元素的溶出率最高,而铜和锰溶出率较低且基本相同;锌、铜和锰元素主要存在于水溶态中,少量存在于醇溶态中;锌和锰元素的吸收可能分别主要集中在肠部和胃部,铜则在胃、肠中均可能吸收较多;服用原药和水煎液不会对人体产生非致癌健康风险,在醇溶态中3种微量元素也没有非致癌健康风险。从健康风险的角度看,以威灵仙水煎液服用可进一步降低非致癌健康风险;在原药、水煎液和醇溶态中锌、铜、锰对人体的非致癌健康风险程度依次降低。

熔盐燃烧法制备LiNi_(0.10)Cr_(0.05)Mn_(1.85)O_(4)的性能

元素掺杂可抑制尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的Jahn-Teller畸变。采用熔盐燃烧法制备Ni、Cr共掺杂LiNi_(0.10)Cr_(0.05)Mn_(1.85)O_(4)。Ni、Cr共掺杂和焙烧未改变产物的晶体结构,随着焙烧温度的升高,颗粒粒径变大,结晶性提高。焙烧温度在650℃及以下的样品为纳米级;700℃及以上的为亚微米级;750℃是颗粒突然增大的突变温度。焙烧温度为600℃的样品,电荷转移阻抗最小、Li^(+)扩散系数最大,性能较好。在3.0~4.5 V循环,1.0 C的首次放电比容量为97.3 mAh/g,循环150次的容量保持率为92.8%;10.0 C和20.0 C首次放电比容量分别为87.6 mAh/g和66.6 mAh/g,循环1000次的容量保持率分别为56.7%和66.7%。焙烧温度可调控LiNi_(0.10)Cr_(0.05)Mn_(1.85)O_(4)的颗粒尺寸;Ni、Cr共掺杂可抑制Jahn-Teller畸变,稳定晶体结构,延长高倍率循环的寿命。

藏药长叶绿绒蒿中5种金属元素的初级形态分析及健康风险评价

本研究采用火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定藏药长叶绿绒蒿原药、水煎液和正辛醇-水萃取体系等的Fe、Zn、Cr、Cu和Pb含量,用单元素目标危害商值(THQ)和多元素复合危害指数(HI)对5种金属元素进行非致癌健康风险评价。试验结果表明,长叶绿绒蒿原药中5种金属元素含量按Fe、Zn、Cu、Cr和Pb顺序减小,Fe与Pb含量相差240倍;Fe元素的总水煎提取率最低,Zn、Cr和Pb提取率相差不大,Cr提取率最高,为82.18%;Zn主要在胃部吸收,Fe、Cu和Cr则在胃、肠部均可吸收,Pb在胃、肠部吸收都较少。5种金属元素的THQ和HI均远小于1,说明长期服用长叶绿绒蒿无非致癌健康风险。

昆明市五华区2011—2015年环境空气中SO_2、NO_2、PM_(10)的分析

为了解昆明市五华区环境空气中SO_2、NO_2和PM_(10)的变化规律,选取2011—2015年自动监测站的监测数据,研究各污染物在不同年度的变化特征。结果表明,从年均浓度值分析来看,除NO_2外,SO_2和PM_(10)都存在超标现象,但都呈现好转趋势,这与昆明市环境保护行动密切相关。

Ni-Cu掺杂诱导制备两类截角八面体LiMn_(2)O_(4)材料及其电化学性能

结合元素掺杂和晶面调控策略制备了同时包含(111)、(110)和(100)三个晶面和包含(111)和(100)两个晶面的两类截角八面体形貌的LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)正极材料,并研究了其电化学性能。结果表明:Ni-Cu共掺杂有效抑制了尖晶石LiMn_(2)O_(4)的Jahn-Teller效应,促进了其晶体发育和晶面的择优生长,但部分晶面发育较不完善,与一般情况不同的是Ni-Cu共掺后LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)正极材料的颗粒粒径显著增大;形成的截角八面体形貌中高暴露(111)面降低了Mn的溶解,少部分(110)和(100)晶面增加了Li^(+)的扩散通道。恒电流充放电测试结果表明:在5 C和10 C倍率下,LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)样品的首次放电容量分别为107.4和98.2 mAh/g,循环1000次,其容量保持率分别为72.5%和76.3%。而LiNi_(0.03)Mn_(1.97)O_(4)在相同的电流密度下其首次放电比容量为99.5和72.7 mAh/g,容量保持率为67.2%和73.2%。甚至在20 C下,LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)样品1000次循环后容量保持率高达89.3%。循环伏安和电化学阻抗测试表明:LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)材料有较高的Li^(+)的传输速率和较低的锂离子脱/嵌能垒。

单晶多面体LiAl_(0.08)Ni_(0.03)Mn_(1.89)O_(4)正极材料合成及电化学性能

采用固相燃烧法快速合成了单晶多面体LiAl_(0.08)Ni_(0.03)Mn_(1.89)O_(4)(LANMO)锂离子电池正极材料,其单晶颗粒暴露面包含{111}、{110}和{100}晶面。结果表明,LANMO材料为单相尖晶石型结构,属于Fd3m空间群,结晶性好,颗粒尺寸200~300 nm。在1和5 C倍率下LANMO的初始放电比容量分别为110.6和96 mAh·g^(-1),循环1000次后容量保持率都达到70%以上;在高温(55℃)1 C条件下,LANMO材料具有114.2 mAh·g^(-1)初始放电比容量,表现出优良的电化学性能。动力学性能测试表明,LANMO样品有较高的Li^(+)离子扩散系数1.58×10^-(11)cm^(2)·s^(-1)和较低的表观活化能23.89kJ·mol^(-1)。Al-Ni协同改性提高了单晶多面体尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料的晶体结构稳定性,有效抑制了Jahn-Teller效应,降低了Mn的溶解,增加了Li^(+)扩散通道,从而增大了Li^(+)扩散速率和电极可逆性,提升了其倍率性能和循环寿命。

亚微米去顶角八面体LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)正极材料制备及高温电化学性能

采用低温固相燃烧法快速制备了一种具有{111}、{110}和{100}晶面的去顶角八面体LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)(LNMO)正极材料,其高暴露{111}晶面可以减少充放电过程中Mn的溶解,面积相对较小的{110}和{100}晶面可增加Li^(+)快速扩散的通道.测试结果表明,所合成的LNMO具有LiMn_(2)O_(4)特有的立方晶系结构,其颗粒尺寸为亚微米级.LNMO的高温电化学性能优异,在55℃,1和5 C的首次放电比容量分别为109.9和98.0 m Ah/g,分别循环300次后容量保持率为75.8%和80.5%;即使在55℃,10和15 C下分别循环1000次后仍具有48.4%和49.4%的容量保持率,而未掺杂的LiMn_(2)O_(4)于15 C循环1000次后容量损失高达98%.LNMO在55℃有较高的Li^(+)扩散系数(D=3.86×10^(-15)cm^(2)/s)和较小的电荷转移阻抗(循环前、后R_(ct)=158.0和279.8Ω)以及较低的表观活化能(E_(a)=17.63 k J/mol),说明Ni掺杂能够提高Li^(+)在尖晶石型LiMn_(2)O_(4)内的扩散速率及减小锂离子在脱嵌过程中的能垒,从而提高锂离子的扩散速率和倍率性能.对LNMO于55℃循环1000次后的极片进行X射线衍射(XRD)分析,发现LNMO电极材料的晶体结构基本保持不变,表明Ni掺杂提高了锰酸锂材料在55℃长循环过程中的晶体结构稳定性,有效抑制了Jahn-Teller效应及Mn的溶解,显著提升了其高温电化学性能.本工作为尖晶石LiMn_(2)O_(4)电极材料在高温方面的应用提供了借鉴.

去顶角八面体LiFe_(0.12)Mn_(1.88)O_(4)正极材料制备及电化学性能

尖晶石型LiMn_(2)MnO_(4)正极材料由于Jahn–Teller效应和Mn溶解,在充放电过程中容量衰减严重,循环稳定性差。联合元素掺杂和单晶形貌调控策略,采用固相燃烧法制备了具有{111}、{100}和{110}晶面的去顶角八面体单晶LiFe_(0.12)Mn_(1.88)O_(4)正极材料。研究结果表明,Fe掺杂没有改变尖晶石型LiMn_(2)MnO_(4)的晶体结构,有效抑制了Jahn–Teller效应,促进了材料的结晶性及{400}和{440}衍射峰晶面的择优生长,表现出良好的倍率性能和容量保持率。在25℃,1 C和5 C倍率下LiFe_(0.12)Mn_(1.88)O_(4)的首次放电比容量分别为105.2 mA·h/g和92.4 mA·h/g,1 000次循环后容量保持率分别为71.1%和75.2%;在高倍率10 C下,经1 000次循环后,其容量保持率可达到88.4%。在55℃和1 C条件下,首次放电比容量为108.6 mA·h/g,经150次循环后,容量保持率为79.1%。通过循环伏安和电化学阻抗分析,Fe掺杂材料具有较好的循环可逆性和较大的Li^(+)扩散系数。Fe掺杂去顶角八面体LiMn_(2)MnO_(4)材料既抑制了Jahn–Teller效应,又减缓了Mn的溶解,稳定晶体结构,同时增加Li^(+)迁移通道,提高电化学倍率性能及长循环寿命。