锂离子电池正极材料磷酸铁锂的碳热还原法制备及电化学性能的研究

橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO_(4))由于具有良好的优点,受到社会各界的广泛关注。由于磷酸铁锂自身结构存在的一些缺点,因此导致电子传导率低和锂离子扩散系数小,不仅影响放电倍率,还阻碍工业化的应用。该文采用碳热还原法制备Li FePO_(4)/C正极材料,研究不同三价铁源合成磷酸铁锂材料的电化学性能状况,通过XRD、SEM等手段表征所得材料,并通过恒流充放电等测试了解其电化学性能,从而找到一种最佳的低成本三价铁源,优化固相碳热还原工艺。

三价铁源对碳热还原法制备LiFePO_4/C结构和性能的影响

以有机(柠檬酸铁)和无机(Fe2O3或Fe3O4)三价铁混合物为铁源,以有机铁源中的有机酸根为碳源和还原剂,通过固相-碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料,考察无机三价铁源对正极材料结构和性能的影响。采用XRD、SEM和恒流充放电测试等方法对正极材料的结构、表观形貌及电化学性能进行研究。结果表明:以Fe2O3为无机三价铁源合成的LiFePO4/C材料的晶相单一、晶粒尺寸较小、电化学性能较好,以0.1C放电时,其第三次放电比容量达136 mA.h/g,循环20周后基本无衰减;而由Fe3O4为铁源制得的材料中含有其它杂质相,晶粒尺寸较大,电化学性能较差,以0.1C放电倍率放电时,其第三次放电比容量仅为118 mA.h/g,循环20周后衰减近17%。

固相-碳热还原法制备高密度LiFePO_4/C复合材料及其电化学性能

以无机Fe2O3和有机柠檬酸铁(FeC6H5O7·5H2O)两种价廉的三价铁化合物为铁源,利用柠檬酸铁中的柠檬酸根为碳源和还原剂,通过固相-碳热还原法成功制备了高密度LiFePO4/C复合材料.采用热重与差示扫描量热法研究了反应历程,并利用X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分布仪、振实密度测试仪和恒流充放电技术对材料的微观结构和物理化学性能进行了表征.研究结果表明,在700℃下焙烧制备的材料结晶良好、粒径大小适中,具有优良的电化学性能和较高的振实密度.该材料在17mA·g-1电流密度下充放电可以得到129mAh·g-1的首次放电比容量,20周循环后比容量基本无衰减.其晶粒由纳米颗粒和微米颗粒组成,呈多峰的粒径分布,振实密度达1.41g·cm-3.

用碳热还原法制备LiFePO_4/C复合正极材料

以Fe_2O_3为铁源,以葡萄糖为碳添加剂,利用碳热还原法成功地制备了LiFePO_4/C复合材料。研究了不同焙烧温度对样品性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究。研究结果表明,样品中碳含量(质量分数)为10%的LiFePO_4/C复合材料为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO_4颗粒粒径减小。碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性。电化学性能测试结果表明,LiFePO_4/C充放电性能和循环性能都得到显著改善。其中,碳含量为10%在700℃下焙烧8h合成出的样品电化学性能最佳,在0.1、0.5和1C倍率下放电,LiFePO_4/C首次放电比容量达159.3、137.0、130.6mAh/g,充放电循环30次,容量只衰减了2.2%、5.3%、7.6%。其表现出良好的循环性能。

磷酸铁锂正极材料制备与电性能研究

以氧化铁和磷酸二氢锂为原料,采用碳热还原法制备磷酸铁锂正极材料。在材料前驱体中掺入的碳含量为10%。用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)分析方法来研究不同温度条件(600～800℃)对磷酸铁锂材料的物相结构和形貌的影响。研究结果表明:反应温度对产物的结构和性能有影响,颗粒的粒径随着温度的升高而增大。在650℃、700℃和750℃下15h合成LiFePO4/C电性能都比较好,以750℃条件为最佳。在750℃条件下烧结的材料,以0.1C倍率放电,首次放电比容量为138.7mAh/g,充放电循环60次比容量基本上不衰减。

正极材料磷酸铁锂的复合掺碳改性研究

以正磷酸铁为铁源,以葡萄糖、乙炔黑为碳源,采用碳热还原法合成橄榄石型磷酸铁锂。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及恒流充放电测试仪分别对合成样品的物相、晶胞参数、表面形貌及电性能进行测试与表征。对比分析了单一碳源掺杂与双碳源复合掺杂对材料结构及性能的影响。研究发现,合成的三组样品均为正交晶系的橄榄石型磷酸铁锂。其中双碳复合掺杂样品电性能最高为148.5mAh/g,倍率放电性能仍具有优势,10C时容量保持率为88.1%。

不同碳源对LiFePO_4/C锂离子电池正极材料性能的影响

以自制的正磷酸铁为铁和磷源,氢氧化锂为锂源,分别以酚醛树脂、葡萄糖、柠檬酸为碳源,采用碳热还原法合成LiFePO4/C锂离子电池正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、四探针电导测定及恒流充放电测试分别对合成样品的物相、粒径、表面形貌、电导率及电性能进行了分析。结果表明以酚醛树脂为碳源制备的Li FePO4/C材料具有更小的颗粒尺寸、更高的电导率和更优异的电化学性能。0.1C首放电比容量达到165.52 mAh/g。0.5C,1C,2C,5C和10 C倍率放电比容量分别为156.93 mAh/g,146.73 mAh/g,135.85 mAh/g,119.02 mAh/g和105.25 mAh/g。

硅烷偶联剂对磷酸铁锂结构和电性能的影响

实验采用碳热还原法制备橄榄石型磷酸铁锂。研究了在制备过程中加入硅烷偶联剂对产物表面形貌及性能的影响。结果表明:添加硅烷偶联剂没有改变磷酸铁锂的橄榄石结构。葡萄糖炭化前加入2.5%KH550的样品颗粒细小清晰,颗粒明显呈现椭圆形,团聚现象减弱,葡萄糖炭化后分散度高。加入硅烷偶联剂明显提高LiFePO4的电性能;而葡萄糖炭化前加入2.5%KH550的样品具有最高的首次放电比容量139 mAh/g。

磷酸铁锂正极材料制备研究进展

磷酸铁锂(LiFePO_(4))由于其原料丰富而廉价、环保性能好、热稳定性良好和比容量高而被广泛应用于锂离子电池正极材料的生产。综述了近年来磷酸铁锂的几种制备方法及其改性研究,并对其未来发展及研究方向做出了展望。具体来说,介绍了当下前沿的正极制备方法包含高温固相法、碳热还原法、水热合成法,且该研究的分析结果对未来磷酸铁锂正极材料的制备有借鉴和指引价值。

毛尖、铁观音和普洱水提物对H_(2)O_(2)诱导的RAW 264.7巨噬细胞氧化应激损伤的影响

目的探究毛尖、铁观音、普洱3种茶叶水提物的体外抗氧化作用及对H_(2)O_(2)诱导的RAW264.7细胞损伤的保护作用。方法用福林酚法测定3种提取物中茶多酚含量。采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法和铁离子还原(FRAP)法对3种茶多酚提物的体外抗氧化活性进行研究。采用噻唑兰比色法(MTT)研究3种茶多酚提物对H_(2)O_(2)诱导的RAW264.7巨噬细胞损伤的保护作用。结果毛尖、铁观音、普洱茶多酚提取物的茶多酚含量分别为(46.79±0.99)%、(46.22±1.03)%、(33.72±0.60)%。毛尖、铁观音、普洱各自水提物的DPPH自由基半数清除浓度(IC_(50))分别为4.33、4.91、13.49mg/L。毛尖、铁观音、普洱水提物的FRAP值分别为(350.89±3.11)、(261.55±2.98)、(109.97±3.25)mmol/L。3种茶叶的水提物在浓度低于80mg/L时,均对H_(2)O_(2)诱导RAW264.7细胞氧化应激有良好的保护作用。结论茶多酚提取物的DPPH自由基清除能力及FRAP值的大小关系均为:毛尖>铁观音>普洱。提取物的抗氧化活性也与茶多酚含量呈正相关。3种茶叶的水提物在80mg/L浓度以内均对H_(2)O_(2)诱导的RAW264.7细胞氧化应激有保护作用。

10种中草药抗氧化活性的比较研究

以市售的虎杖、黄芩、夏枯草、女贞子、黄花蒿、续断、苦参、白芍、莪术和姜黄为研究对象,蒸馏水为提取溶剂,比较研究10种中草药的抗氧化活性。通过FRAP铁离子还原法、DPPH自由基清除法和FC福林酚法测定试样的总抗氧化能力、自由基清除能力及总酚含量,综合研究其抗氧化活性。结果表明,虎杖、黄芩、夏枯草和女贞子的总抗氧化能力FeSO4当量均大于1.8 mmol/L,自由基清除率超过70%,总酚含量均大于2.8μg/mL,抗氧化能力相对较强,可能与其清热功效有关,其药用价值和保健功能值得关注;黄花蒿、续断、苦参、白芍、莪术和姜黄也表现出一定的抗氧化能力,但作用较弱。相关性分析结果显示,FRAP,DPPH和FC法3种方法间均呈显著正相关,进一步证实多酚类次生代谢物质是试样水提液自由基清除能力及抗氧化能力的重要作用因素。

15种柑橘果实主要酚类物质的体外抗氧化活性比较

为了明确柑橘果实主要酚类物质单体的抗氧化活性差异,利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)法、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzthiozoline-6)-sulphonic acid,ABTS)法、铁离子还原(ferric reducing/antioxidant power,FRAP)法3种离线法,以及两种在线高效液相色谱-DPPH/ABTS(high performance liquid chromatography-DPPH/ABTS,HPLC-DPPH/ABTS)柱后衍生系统联用技术分别对15种柑橘果实主要酚类物质单体的抗氧化活性进行测定和比较分析。结果表明:抗氧化活性综合(antioxidant potency composite,APC)指数可有效反应各单体的抗氧化活性,柑橘果实15种主要酚类物质抗氧化活性明显不同,4种酚酸的抗氧化活性最强,依次为:没食子酸(92.32%)>咖啡酸(85.29%)>绿原酸(69.75%)>阿魏酸(50.97%)。圣草酚(39.38%)、圣草次苷(39.36%)和芦丁(27.42%)的抗氧化活性中等,橙皮素、柚皮素、地奥司明、橙皮苷、川陈皮素、甜橙黄酮、柚皮苷和橘皮素的抗氧化活性较小(<5%)。酚羟基的糖基化或甲基化会都降低柑橘酚类物质的自由基清除能力,酚羟基数目越多,抗氧化活性越强。

猴头菇提取液抑菌及抗氧化活性研究

应用琼脂扩散法、铁离子还原法(FRAP)和自由基清除实验法(DPPH)分别研究了猴头菇四种提取液的抑菌能力、抗氧化活性和自由基清除能力。发现发酵上清液和菌丝开水提取液的抑菌效果较差(p>0.05),菌丝乙醇提取液的抑菌效果较好(p<0.05),菌丝超声提取液具有较强的抑菌效果(p<0.01);菌丝超声破碎液抗氧化活性最高(p<0.01),其次是乙醇提取液和开水提取液(p<0.05),发酵上清液的抗氧化活性最低(p>0.05);超声破碎提取液远大于其他几种提取液的自由基清除能力。结果表明,利用超声波提取的猴头菇提取液抗氧化和抗菌活性最高。

双层碳包覆LiFePO_4合成和电化学性能研究

采用改进的固相碳热还原法通过两步包碳法制备了双层碳包覆的LiFePO4正极材料。用SEM、XRD等对其进行表征,并将其组装成纽扣式电池,测试了其电化学性能。结果表明通过对前躯体磷酸铁的碳包覆能有效控制产品双层碳包覆磷酸铁锂的颗粒大小,双层碳包覆不改变磷酸铁锂的晶体结构,0.1 C首次放电比容量为150.0 mAh/g,循环50次后比容量仅减少了3.9%。表明所制备的LiFePO4样品具有较好的电化学性能。

桦树皮甲醇提取物的体外抗氧化活性研究

目的:测定桦树皮甲醇提取物的体外抗氧化活性。方法:以2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)和维生素C为对照,测定桦树皮甲醇提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)的清除率,并用铁离子还原法(FRAP)分析了桦树皮甲醇提取物的抗氧化活性。结果:桦树皮甲醇提取物、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)和维生素C对DPPH的IC50分别为0.43、0.09和0.21mg/ml,FRAP值分别为1.54±0.012、4.54±0.028.和5.76±0.041mmol/g。结论:桦树皮甲醇提取物对DPPH自由基有良好的清除作用,对铁离子的还原性较强,具有良好的抗氧化活性。

马氏珠母贝黄壳色家系的生长、壳色分离及总抗氧化能力比较

以马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)黄壳色作为选育指标构建了黄壳家系,对其4个生长性状和黄壳色性状分离比进行了统计分析,并测定了黄壳家系中黄壳、褐壳色个体不同组织中的总抗氧化能力(TAC)。结果发现:黄壳色性状能遗传并发生分离,其分离不完全符合孟德尔遗传分离定律;褐壳色亲本不会产生黄壳色子代,推测褐壳色是纯合子;第一代黄壳家系5、7月龄贝仅壳宽值显著小于褐壳家系(P<0.05),壳高、壳长、总质量差异不显著,11月龄贝仅壳长和壳宽值显著小于褐壳家系,14、20月龄贝的壳高、壳长、壳宽、总质量这4个生长性状均极显著小于褐壳家系(P<0.01);在第一代6个黄壳家系内,黄壳、褐壳色个体的4个生长性状差异不显著;黄壳色贝在足、心、性腺中的TAC显著低于褐壳色贝(P<0.05);在鳃、闭壳肌、消化腺组织中TAC高于褐壳色贝,但差异不显著。

高性能正极材料LiFePO_4的制备及表征

采用颗粒纳米化技术与雾化干燥相结合的方法合成了高性能的LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(4-x)F_x/C(x=0.00,0.02)正极材料。利用X-ray粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜和蓝电测试系统对合成材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,采用该方法可明显降低一次颗粒粒径,同时引入Ti-F掺杂可进一步提高产品的电化学性能。LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,其0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为163.9mAh/g和97.3%;1C放电比容量为144.3mAh/g,循环50次后容量保持率为98.8%,表现出了较高放电比容量和良好的循环性能。

掺锰磷酸铁锂的制备及电化学特性研究

通过一种简易的制备方法,以三价的氢氧化铁为铁源,乙酸锰为锰源,蔗糖为还原剂和碳源,制备掺锰的磷酸铁锰锂(LiFe0.9Mn0.1PO4/C)复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)表征掺杂锰对磷酸铁锂的结构和表面形貌的影响,同时通过不同倍率充放电测试、交流阻抗分析、循环伏安法测定等研究LiFe0.9Mn0.1PO4/C电化学特性变化.实验表明:(1)掺杂少量Mn2+对LiFePO4橄榄石型结构没有明显影响;(2)LiFe0.9Mn0.1PO4/C与纯相的LiFePO4/C相比,具有充放电比容量更大、电化学可逆性更好、结构更稳定、导电性能更优异等优点.

新疆鼠尾草不同部位不同极性提取物抗氧化活性

目的:研究新疆鼠尾草地上部分和根部不同极性提取物体外抗氧化活性。方法:新疆鼠尾草地上部分和根部药材的95%乙醇提取物依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取得相应的提取物和水层部分,将各提取物分别配制成适当浓度的溶液,以Vc为阳性对照,采用1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基法、超氧阴离子自由基(O-·2)法和铁离子还原法分别测定各提取物的自由基清除能力和铁离子还原能力。结果:新疆鼠尾草地上部分和根部不同极性提取物清除自由基的能力均强于阳性对照Vc,地上部分乙醇层清除自由基的能力(DPPH·法IC500.039 g·L^(-1),O-·2法IC500.130 g·L^(-1))强于根部乙醇层(DPPH·法IC500.160 g·L^(-1),O-·2法IC500.160 g·L^(-1))。对铁离子还原能力的强弱顺序为根部不同极性提取物>Vc>地上部分不同极性提取物。结论:新疆鼠尾草地上部分和根部不同极性提取物均具有较强抗氧化作用,地上部分可替代根部使用,为合理开发新疆鼠尾草资源提供科学依据。

雪灵芝醇提物不同极性萃取部分的体外抗氧化活性

目的:通过体外抗氧化和还原活性评价实验,研究藏药雪灵芝乙醇提取物不同极性溶剂萃取部分的抗氧化作用。方法:用体积分数95%的乙醇回流提取雪灵芝粉末,浓缩的乙醇浸膏依次用石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇进行萃取,各部分分别配制成适当浓度的溶液,采用1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基法,2,2-连氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉磺酸-6)二铵盐(ABTS)自由基法和铁离子还原/抗氧化能力(FRAP)法分别测定各部分的自由基清除能力和铁离子还原力。结果:雪灵芝醇提物的4个萃取部分均具有一定的体外抗氧化作用,其中乙酸乙酯与正丁醇部分清除DPPH·,ABTS+·及还原Fe3+的能力均比二氯甲烷与石油醚部分强。结论:雪灵芝提取物清除能力与提取物样品浓度在一定范围内具有良好的量效关系,其中极性较大的乙酸乙酯部分和正丁醇部分的抗氧化活性及还原能力相对较强。