锌锂氧化物块状纳米晶合成(英文)

通过添加含能前驱体如硝酸锂和硝酸锌,利用爆燃反应合成了新的块状锌锂复合氧化物纳米晶。并用扫描电子显微镜观察了乳化炸药爆燃产物的形貌,通过X射线粉末衍射仪和透射电子显微镜确定了爆燃产物的结构。研究结果表明:锌锂氧化物呈现50 nm～200 nm一次粒径和方块状粒子特征。通过此廉价方法制备的该氧化物肯定了爆燃合成纳米粉体的有效性。

新一代高比能量锂离子电池富锂氧化物正极材料的研究进展

富锂氧化物xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M为Co、Ni、Mn等)的比容量可达250~300mAh/g,是高比能量锂离子电池正极材料的首选之一。介绍了材料的晶体结构、嵌/脱锂机制和充放电过程中发生的结构相变,分析讨论了材料出现首次不可逆容量大、电压和容量衰减快、倍率性能和低温性能较差等问题的原因,阐述了材料的合成方法及改性技术,如表面包覆、离子掺杂、形貌和晶面调控以及合成层状相-尖晶石相共生结构的异质材料等。最后从基础研究和应用研究两个方面展望了富锂氧化物材料的发展前景。

富锂氧化物正极材料专利技术分析

利用专利之星、大为innojoy以及SooPAT等专利搜索引擎,通过对中国富锂氧化物正极材料技术领域的专利情况进行分析,目的在于揭示该技术领域的专利活动特点,为我国在该领域的科技创兴和富锂氧化物材料的产业化奠定基础。本文从地域分布、年分布、申请机构/人情况以及专利分类方面分析了中国富锂氧化物正极材料技术的整体专利态势。基于上述分析的结果,希望能对我国未来富锂氧化物正极材料的技术研发和应用提供帮助。

压力对富锂氧化物材料电化学性能的影响

富锂氧化物正极材料具有优异的电化学性能而备受广泛的关注。为了进一步提高材料性能,探究在材料烧结过程中,压力对富锂材料电化学性能的影响,施加压力对晶格结构及电化学性能的影响规律,采用溶胶-凝胶法制备富锂氧化物材料,并在烧结过程中施加不同的压力。通过X射线衍射(X-ray diffractometer,XRD)分析发现,将不同压力施加在样品上,其晶体结构没有多大的差异,但晶胞参数却有明显的不同。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察发现,在不同压力下样品的颗粒大小和微观结构略有不同。试验结果表明,该材料在620 MPa压力下,材料具有最佳性能。

Li2CO3对锂氧化物电极SOFC电化学性能影响研究

本文利用机械混合的方式将SrTiO 3与Li 2CO 3按照不同质量比混合制成了比例分别为95/5,90/10,70/30及100/0的STO-x%Li 2CO 3(x=0,5,10和30)复合电解质,并制备了结构为泡沫镍-Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 LiO 2(NCAL)/STO-x%Li 2CO 3/NCAL-泡沫镍的单电池。在550℃、H 2/Air气氛中的燃料电池性能测试结果显示在SrTiO 3电解质中以机械混合的方式加入Li 2CO 3后电池的最大功率密度随着碳酸锂的添加量增加而降低,而且在电解质中没有混合Li 2CO 3的SrTiO 3电解质电池取得了最高的最大输功率密度,说明以机械混合的方式在SrTiO 3电解质中加入Li 2CO 3对这种新型结构SOFC的电化学性能没有提升作用。Ni-NCAL阳极在电化学性能测试过程中被还原生成的Li 2CO 3扩散到SrTiO 3电解质中形成的非晶层包覆在电解质颗粒表面对电解质离子电导率提升起到了关键作用。

锂金属氧化物电池安全性研究

通过外部短路试验、强制放电试验、针刺试验和火焰试验考察了锂金属氧化物电池的安全性。结果表明,锂金属氧化物电池在外部50 mΩ短路试验过程中最高温度65.4℃;强制放电试验过程中,电池电压稳定在约-2.47 V;针刺试验过程中,电池最高温度为29.2℃。锂金属氧化物电池在外部短路、强制放电、针刺安全性试验中均未发生燃烧、爆炸等问题,通过GJB 2374A-2013《锂电池安全要求》中的规定。在火焰试验2500 s时发生了泄放,泄放位置位于铝塑膜侧边封装处,火焰安全性试验通过HJB 864.1-2018《水中兵器锂电池安全性要求第1部分:锂金属氧化物电池》中的规定。

富锂层状氧化物正极材料的微观结构调控及其性能研究

通过调整富锂层状氧化物正极材料的元素组成,实现对其体相结构内的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴分散度的调控。通过结合高功率X射线衍射和球差电镜证明了Li_(1.08)Ni_(0.225)Co_(0.225)Mn_(0.450)O_(2)材料具有高度分散的类Li 2MnO_(3)相晶畴,同时原位微分电化学质谱测试证明了具有高度分散的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴的富锂层状氧化物正极材料可以成功抑制晶格氧的释放。电化学测试表明:微观结构的调控虽然可以提高材料的首次库伦效率和平均放电电压,但同时也降低了晶格氧的活性,减少了放电比容量。在循环过程中晶格氧稳定性的提高减轻了结构的退化程度,富锂层状氧化物正极材料表现出更优异的循环稳定性和更缓慢的电压衰减。此外,晶格氧稳定性的提高还改善了材料的热稳定性。

Mg^(2+)掺杂对富锂层状氧化物材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)的影响

Mg^(2+)作为一种电化学惰性的阳离子,由于其离子半径(0.072 nm)与Li^(+)的离子半径(0.076 nm)相近,因此被广泛应用于取代富锂层状氧化物(LLOs)材料中Li^(+)的位置。然而,Mg^(2+)对LLOs材料晶体结构的影响还存在争议。利用溶胶凝胶法成功制备了一系列Mg^(2+)掺杂富锂正极材料Li_(1.2-x)Mg_(x)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2),通过X射线衍射仪和X射线光电子能谱等对其晶体结构和元素价态进行了系统的研究。结果表明,Mg^(2+)掺杂导致LLOs材料晶胞参数的增加。通过与Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)材料的电化学性能对比发现,Mg^(2+)掺杂有效地提高了LLOs材料的电化学性能。经过优化后,Mg-0.03样品展现出最优异的电化学性能,在0.1 C倍率下的初始放电比容量为291.9 mA•h/g,首圈库伦效率为78.40%。

富锂层状氧化物正极材料“可逆高氧活性”的研究进展

在当前已知的锂离子电池正极材料中,富锂层状氧化物的放电比容量高出传统正极材料将近一倍,因而被认为是开发新一代高能量密度电池的理想材料。它一般由Li_(2)MnO_(3)和LiTMO_(2)在纳米尺度上形成两种层状结构或固溶体,其充放电反应机制包括过渡金属活性和晶格氧活性,发挥可逆高氧活性直接决定着材料的放电比容量、循环稳定性等问题,材料的化学组成、微观结构、合成加工等关键因素直接控制着高氧活性的可逆性。本文详细地介绍了中国科学院宁波材料所近几年围绕富锂层状氧化物“可逆高氧活性”的研究进展。首先揭示了富锂锰基层状氧化物中不同元素氧框架结构基元的存在形式对氧活性的作用规律,其次探讨了不同维度的颗粒尺寸和晶畴尺寸对氧活性的影响机制,再次发展了优化体相结构及表面改性对氧活性的稳定性策略和提出了构筑体相无序结构抑制电压衰减的方法,最后探索构建了高比能富锂锰基电池新体系。这些研究结果为低成本、高容量富锂层状氧化物正极材料的设计制备和实际应用提供了理论支撑和方法指导。

碳酸锂溶液封闭处理对阳极氧化AA2099-T83合金耐蚀性能的影响

为开发一种新型铝锂合金表面处理技术,将经酒石酸−硫酸阳极氧化后的AA2099-T83合金浸泡在不同温度−浓度组合的碳酸锂(Li_(2)CO_(3))溶液中进行后处理。结果表明:经过Li_(2)CO_(3)溶液处理后,阳极氧化合金的耐蚀性能显著提高(耐中性盐雾试验长达1300 h)。此外,高温/低浓度和低温/高浓度组合的封孔过程明显不同,在高温模式下阳极氧化膜仅部分封孔,而在低温模式下阳极氧化膜的封孔更加完全。封孔处理合金的高耐腐蚀性主要归因于在阳极氧化膜表面和内部形成的封孔产物(即Li−Al−LDH和/或勃姆石)对腐蚀介质的阻隔作用。

层状锂铝氢氧化物吸附锂的性能试验研究

研究了采用喷雾干燥法和离子液体法制备不同形貌(球状和核壳状)γ-AlOOH前驱体,再采用机械化学法制备Li-Al层状吸附剂(吸附剂A,球状γ-AlOOH;吸附剂B,核壳状γ-AlOOH),借助XRD、SEM、FT-IR和N2吸附—脱附技术对所制备吸附剂物相、结构、形貌等进行表征,考察了其对锂的吸附性能和机制。结果表明:吸附剂A和B的有效成分均为锂铝层状氢氧化物;不同形貌前驱体形成的吸附剂的层状结构不同;吸附剂A的比表面积大于吸附剂B;二者对锂的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir模型,最大吸附量分别为12.08 mg/g和9.89 mg/g,且吸附选择性较高。

锂离子电池用富锂层状氧化物正极材料研究进展

富锂层状氧化物xLiMO_(2)·(1-x)Li_(2)MnO_(3)(M=Ni、Co和Mn等)具有高比容量的优势(>250 mAh/g),成为下一代高比能量锂离子电池正极材料的有力竞争者。总结富锂层状氧化物正极材料的研究进展,重点阐述富锂层状氧化物的晶体结构、能级特征、反应机制和存在的主要问题,提出应对目前困境所采取的结构调控和可行策略,为富锂层状氧化物的发展提供研究思路。

锂氧化物主体和表面相的稳定性研究

本文通过密度泛函理论以及声子模型,系统地研究了金属锂、氧化锂、过氧化锂、超氧化锂和臭氧化锂在不同温度下的热力学函数值以及它们在不同温度和氧气分压条件下的稳定性,并绘制了锂氧化物的热力学相图.另外,理论研究了氧气存在下各种锂氧化物表面相的稳定性,对于符合化学计量的表面,其表面能从小到大的顺序为(111)<(110)<(211)<(221)<(210)<(100).根据各表面的表面能相对大小,绘制了金属锂氧化物的表面热力学平衡曲线,并由Gibbs-Wulff晶体平衡形态理论,获得了氧化锂和过氧化锂的晶体形貌.

尖晶石锂锰氧化物电极首次脱锂过程的EIS研究

研究了尖晶石锂锰氧化物电极首次脱锂过程中的电化学阻抗特征.通过选取适当的等效电路拟合实验所得的电化学阻抗谱数据,获得了首次脱锂过程中固体电解质相界面膜(SEI膜)的电阻、电容以及电荷传递电阻、双电层电容等随电极极化电位的变化规律.

锂离子电池正极材料锂镍氧化物研究新进展

锂镍氧化物是目前高容量大功率锂离子电池正极材料的主要候选材料之一 .本文详细介绍了锂镍氧化物作为锂离子电池正极材料的实用化困难与其结构的内在联系 ,以及解决这些困难所进行的合成方法和掺杂改性研究的概况 .

正极材料锂钴氧化物掺杂研究进展

介绍了锂离子电池正极材料锂钴氧化物掺杂的研究现状。分别从掺杂金属元素和非金属元素两个方面,详述了掺杂元素的作用机理和对锂钴氧化物结构、性能的影响,并且介绍了选取掺杂元素的原则。

Rietveld方法在锂镍氧化物电极材料研究中的应用

简要介绍了粉末衍射Rietveld结构精修方法的基本原理,实验数据的收集和应用软件的情况,并将其应用于锂离子蓄电池正极材料锂镍氧化物的研究中。通过理论模拟采用不同原子分数坐标的两种LiNiO2模型的XRD谱图,证明Li-3 a,Ni-3 b模型是正确的;通过结构精修分析不同合成条件下LiNi0.8Co0.2O2电极材料的微结构信息,优化了该材料的合成条件;通过结构精修分析不同掺杂离子含量的LiNi0.8-yTiyCo0.2O2电极材料的微结构信息,揭示了钛离子的掺杂作用机理;通过Rietveld方法多物相定量分析在空气中贮存一年后的LiNiO2电极材料,发现贮存过程中生成了Li2CO3以及Ni2+含量增大,促进了对LiNiO2电极材料贮存后性能下降现象的理解。实验结果表明,Rietveld方法是获取固体电极材料微结构信息的一种强有力工具。

锂钛复合氧化物锂离子电池负极材料的研究

采用 3种化学方法合成锂钛复合氧化物 .应用X -射线衍射分析对其结构进行表征以及电化学性能测试 ,结果表明 :由Li2 CO3、TiO2 高温合成的锂钛复合氧化物为尖晶石结构的Li4Ti5 O12 .Li4Ti5 O12 电极在 1 .5V左右有一放电平台 ,充放电可逆性良好 ,即充电电压平台与此接近 ,且电极的比容量较大 ,循环性能良好 .以 0 .30mA·cm- 2 充放电时 ,首次放电容量可达 30 0mAh·g- 1,可逆比容量为 1 0 0mAh·g- 1,经多次充放电循环后 ,其结构仍保持稳定性 .试验电池测试表明 ,Li4Ti5 O12 可选作Li4Ti5 O12 /LiCoO2 锂离子电池的负极材料 .

锂镍氧化物的合成和电化学行为研究

通过不同原材料、温度、时间、气氛、流量等的控制来合成ＬｉＮｉＯ２和ＬｉＮｉ１－ｘＭｘＯ２，通过氧化还原滴定、Ｘ射线衍射等方法分析确定了各种合成物的结构和其中镍元素的价态；并通过充放电特性曲线和循环伏安等方法研究了合成物质的电化学行为。在空气中只能得到Ｌｉ２Ｎｉ８Ｏ１０相，只有在Ｏ２气氛下才能得到ＬｉＮｉＯ２相，虽然并非所有的ＬｉＮｉＯ２相都具有电化学活性。本文合成的ＬｉＮｉＯ２放电容量可达１３０ｍＡｈ／ｇ。文中还研究了镍锰及镍钴混合价控制电极，指出其具有良好的可逆性或较高的放电电位段。研究了ＬｉＮｉＯ２－ＧＩＣｓ电极，它具有极好的可逆性、平稳的放电电压和较大的扩散系数。最后，本文对镍的氢氧化物和锂氧化物的结构和电化学特性作了对比研究，以期对镍氧化物电极有较深刻的认识。

锂镍钴氧化物正极材料的研究进展

综述了锂镍钴氧化物的合成及改性方法。在优化合成条件的基础上,进行掺杂改性和表面修饰(包覆)是提高其性能的有效途径。