高效Li-CO_(2)电池用富缺陷Co-N-C纳米片电极的制备

采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备Co-N_(x)、N-C活性位点及缺陷共存的二维钴-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂。Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺陷的二维片层结构,为锂-二氧化碳电池(LCB)提供了有利的气-液-固三相反应界面;纳米薄片彼此交互,构建出有利于CO_(2)吸脱附、锂离子和电子迁移输运路径以及便于产物寄宿的空间结构。基于Co-N-C NFs催化剂正极构筑LCB电池,电池表现出优异的电化学性能,放电容量达到2880μAh/cm^(2),在100μA/cm^(2)的大电流密度下,放-充电平台维持在2.60 V和4.40 V,且能稳定工作超1480 h。

碳纳米管负载RuO_(2) 纳米颗粒的制备及其Li-CO_(2)电池性能

本文以水合三氯化钌溶液作为前驱体,通过简单的水热法将二氧化钌(RuO_(2))纳米颗粒均匀负载在碳纳米管(CNT)基底上,成功制备出二氧化钌纳米颗粒分散均匀且具有三维多孔结构的RuO_(2)-CNT催化阴极。在相互交联的碳纳米管构成的三维多孔结构和RuO_(2)纳米颗粒高效的催化活性的双重作用下,显著提高了Li-CO_(2)电池的放电容量和循环性能。在100 mA·g^(-1)的电流密度下,首次放电比容量可达1912 mAh·g^(-1)。此外,在电流密度100 mA·g^(-1)和恒定容量为500 mAh·g^(-1)的条件下,可稳定循环120个周期。本工作为Li-CO_(2)电池催化阴极的设计和制备提供了一种新的思路。

新型层状Li-Co-Ni-Mn-O锂离子电池正极材料的研究评述

对近几年有关层状Li-Co-Ni-Mn-O作为锂离子电池新型正极材料的研究进行了分析,比较了不同合成方法及组成对材料性能的影响,并对层状Li-Co-Ni-Mn-O性能提出了进一步改进的措施;认为应该发展低温合成方法,优化和降低Co和Ni的含量,掺杂一种或多种高价金属元素是很有前途的方法。

Li-Co-Ti-P-O助烧剂对BaTi_(0.8)Co_(0.2)O_(3-δ)基NTC热敏陶瓷烧结性和阻温特性的影响

以聚乙烯醇为聚合剂,采用湿化学法制备含Li-Co-Ti-P-O助烧结剂的BaTi0.8Co0.2O3-δ热敏陶瓷粉体,研究Li-Co-Ti-P-O助烧剂对BaTi0.8Co0.2O3-δ热敏陶瓷烧结性能和电阻温度特性的影响。通过扫描电镜和X射线衍射仪观察和分析该陶瓷材料的微观形貌和物相组成,用热分析仪测试其差热-热重曲线,用电阻-温度特性测试仪测定其电子导电性随温度的变化特性。结果表明,添加适量的Li-Co-Ti-P-O助烧剂能使BaTi0.8Co0.2O3-δ陶瓷的烧结性得到明显改善,烧结温度由1 300℃降到950℃。该陶瓷材料的室温电阻率由7.56×105Ω·cm减小到8.83×104Ω·cm。材料常数B大于3 100 K,助烧剂对其几乎没有影响。

以废旧锂电池为原料制备Li-Co铁氧体及磁性能研究

以废旧锂电池正极电解质、氧化铁为原料,利用固相法成功地制备了Li-Co铁氧体粉体。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等分析了其物相、微观结构和形貌,用振动样品磁强计测量其室温下磁性能。结果表明:于700℃煅烧2 h,废旧锂电池电解质主要组成为LiCoO_2。基于Li-Co铁氧体化学计量比,称取废旧锂电池电解质和氧化铁,600℃微波煅烧3 h,可以获得尖晶石型Li-Co铁氧体粉体,平均颗粒尺寸约为2μm。室温下,样品磁滞回线显示了典型软磁材料特性,其比磁饱和强度和矫顽力分别为36.3 emu/g和134 Oe。

Li-CO2电池电化学机理研究进展

随着对二氧化碳排放和电能供应最大化的的平衡需求不断增长,锂二氧化碳电池与先进储能和有效二氧化碳固定的双重特征相的结合引起了研究人员的极大关注。本文实时、深入且全面地介绍了有关锂二氧化碳电池中电化学反应机制的最新研究进展以及未来的研究方向。

氨浸工艺从废旧锂电池中选择性回收有价金属

研究了碳酸氢铵-还原剂体系选择性浸出废旧三元锂电池中锂、镍、钴的过程。考察了浸出温度、碳酸氢铵浓度、还原剂的种类和浓度、固液比及浸出时间等对有价金属浸出率的影响,并通过XRD、SEM-EDS和FT-IR等表征方法对选择性浸出机理进行了初步探明。结果表明:在浸出温度80℃、浸出时间2.5 h、碳酸氢铵浓度2.5 mol/L、固液比50 g/L、还原剂亚硫酸钠浓度0.6 mol/L的条件下,锂、镍、钴的浸出率分别为96.86%、96.36%、93.43%,而锰几乎不被浸出。碳酸氢铵-亚硫酸钠还原浸出体系可以实现从废旧三元锂电池材料中高效、选择性回收锂、镍和钴。

Co掺杂富镍正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)的制备及其性能

采用共沉淀法、结合两段式煅烧工艺制备富镍正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2),并探究最佳终烧温度以及最优Co掺杂量。结果表明:最佳终烧温度为740℃,最优Co掺杂量为10%(摩尔分数);此时制备的正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)不仅保持了原有层状结构,而且层状结构更加有序、Li^(+)/Ni^(2+)混排程度最低;采用该正极材料装配的电池电化学性能最优异,在0.1C电流密度下,首次放电比容量为250.92 mA·h/g,100次循环后容量保持率为91.82%;在5C大倍率电流密度下,放电比容量可达200.55 mA·h/g。Co掺杂可稳定富镍正极材料的层状结构,抑制Li^(+)/Ni^(2+)混排,提高富镍正极材料的综合电化学性能。

前驱体预处理对富锂锰基氧化物电化学的影响

实验通过小规模共沉淀和固相反应成功合成了无钴富锂锰基前驱体Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2),将前驱体不进行和进行机械粉碎,分别得到2种不同粒径的Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2)(D_(50)=1.626μm和0.710μm)前驱体。不同粒径大小的前驱体与LiOH以1∶1.55的摩尔比混合,经过高温烧结,合成2种颗粒大小的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.24)Mn_(0.56)O_(2)(D_(50)=1.667μm和1.148μm)。实验结果表明,颗粒尺寸影响其物理化学性质和电化学性能。Li_(1.2)Ni_(0.24)Mn_(0.56)O_(2)(D_(50)=1.148μm)正极材料具有较小颗粒尺寸,显示出优异的电化学性能(在0.5 C下循环100次后,容量为190.7 mAh/g,循环保持率高达91.2%)。研究揭示了一种简易方法改变颗粒大小,并证明了粒径对电化学的重要性。

Li-CO2电池研究进展

高能量密度锂离子正极材料一直是研究的热点,Li-O2电池具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂离子电池正极材料。而将CO2转换为可再生能源一直被认为是缓解气候变化和实现可持续发展的基本途径,Li-CO2电池是一种新颖的锂离子电池技术,理论能量密度可以达到1876wh/kg,是目前广泛研究的热点,主要从充放电特性、改性方法对Li-CO2电池进行介绍,并对Li-CO2电池应用前景做了展望。

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。

单晶材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)的合成与性能

三元正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)(NCM523)具有放电容量高、循环稳定性和热稳定性好的特点,在动力电池中应用广泛。传统多晶材料在充放电过程中会形成晶间微裂纹,影响电化学性能。采用单晶化策略,合成具有片状特征、微米单晶结构的NCM523正极材料,并进行电化学性能测试。在0.2 C倍率下,正极材料在不同电压区间的循环稳定性均较好:电压为3.0~4.3 V时,材料的首次放电比容量、首次库仑效率和100次循环容量保持率分别为161.4 mAh/g、86.5%和89.1%;电压为3.0~4.5 V时,分别为176.7 mAh/g、81.4%和87.3%。材料具有较好的倍率性能,在2.5~4.3 V循环,在0.5 C、1.0 C、2.0 C和3.0 C倍率下的放电比容量分别可达152.4 mAh/g、140.4 mAh/g、123.2 mAh/g和108.6 mAh/g。

Al-Y-Zr原位共掺杂提高4.53 V钴酸锂正极材料的循环性能

钴酸锂是一种成功实现商业化的锂离子电池正极材料,但其实际的容量远低于其理论容量(274 mAh/g)。提高钴酸锂的充电截止电压能够有效提高其放电容量,但钴酸锂在高压条件下结构不稳定性,导致其循环寿命明显降低。本工作提出一种Al-Y-Zr原位共掺杂的策略,以提高钴酸锂在4.53 V的循环性能。通过将Al-Y-Zr掺杂的Co_(3)O_(4)、Li_(2)CO_(3)、MgO按一定化学计量比称取并混合均匀后,采用高温固相法合成LiCo(1-a-b-c-d)AlaZrbYcMgdO2正极材料,并探究了原位共掺杂对高电压钴酸锂循环性能的影响。X射线衍射(XRD)表明掺杂前后晶体均为六方相层状结构,扫描电镜(SEM)说明了掺杂元素对晶体颗粒粒径的调控作用。循环前后的电化学阻抗谱(EIS)表明,Al-Y和Al-Y-Zr共掺杂能有效抑制循环过程中电荷转移阻抗(Rct)的增长。扣式电池及软包电池测试结果都表明Al-Y和Al-Y-Zr前驱体共掺杂能够显著提升循环性能,后者提升更明显。本研究有助于推动高电压钴酸锂正极的应用,为高比能量锂离子电池技术的研发提供实验依据。

西藏当雄错流域热泉成因机制及其对盐湖成矿物质(Li-Rb-Cs)的供给

【研究目的】西藏当雄错地区位于当惹雍错—许如错裂谷的北部,区内的曲热白玛和扎日取生等地分布有多处热水活动,由于泉水向当雄错盐湖供给了Li和B物质,因此对其水化学特征和成因研究具有十分重要的科学意义。【研究方法】采集了6件泉水样品并进行化学组分和稳定同位素分析,计算了泉水的主要化学系数和矿物饱和指数,对泉水的化学组分进行了聚类分析。【研究结果】结果表明,曲热白玛泉水富集元素Li、B、Rb、Cs等元素。泉水受大气降水和雪水补给,具有浅循环特征。曲热白玛泉水具有较长的径流路径和更强烈的水岩相互作用,泉水中的HCO_(3)-主要来自碳酸盐岩和岩浆活动产生的CO_(2)。SiO_(2)温标计算的热储温度相对可靠,曲热白玛样品的热储温度为123.33~128.22℃。【结论】当雄错地区的热水活动受控于南北向的当惹雍错—许如错裂谷,受地壳深部的局部熔融层影响,热水与硅酸盐矿物发生了水岩作用,携带了Li、Rb、Cs等微量元素,在混入地表冷水后,还与二叠系、白垩系的碳酸盐岩发生了水岩作用,沿区内的活动断裂上升至地表最终汇入当雄错湖水。这一现象表明,西藏部分富Li、Rb盐湖的成矿物质来源可能与广泛的南北向裂谷活动有关,这些裂谷不仅提供了盐湖聚集成矿的地理空间,同时也提供了沟通深部物源和地表空间的通道。

锂离子电池高镍三元正极材料前驱体制备工艺的研究

高镍三元正极材料(NCM811)具备较高的能量密度等优点受到广泛关注。Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_(2)作为NCM811的前驱体,其结构、形貌等直接影响NCM811的结构和电化学性能。本文以Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_(2)前驱体为研究对象,研究了配位剂用量、合成温度、pH值、搅拌速度等条件对前驱体物相结构、形貌及正极材料电化学性能的影响,得到合成NCM811前驱体的最佳工艺条件。结果表明,最优的配位剂用量4 mol·L^(-1)、pH 11~11.5、搅拌速度1040 r·min^(-1)、反应温度50℃,将在此条件下制备的前驱体锂化预热、烧结获得的正极材料在0.2 C时放电容量高达198.5 m Ah·g^(-1),10 C时放电容量为132.7 m Ah·g^(-1)。

基于废弃生物质原位合成蜂窝状镶嵌ZnS纳米点的N-S共掺杂炭纳米片的制备及其锂离子电池性能

以ZnCl_(2)为硬模板和锌源,三聚氰胺和硫脲为氮源和硫源,废弃生物质橘子皮为碳源,通过高温烧结和后续蚀刻处理制备出硫化锌纳米点与三维N-S共掺杂炭纳米片的纳米复合材料(ZnS/NS-CN)。当应用于锂离子电池时,ZnS/NSCN表现出较高的可逆容量(0.1 A g^(−1)下,循环300次后容量仍有853.5 mAh g^(−1)),优异的长期循环稳定性(5 A g^(−1)下,循环1000次后,容量保持率为70.1%)和优异的倍率性能。此外,在0.5~4 V下组装和测试的ZnS/NS-CN//LiNiCoMnO2全电池表现出优异的电池性能(在0.2 C下循环150次后容量为140.4 mAh g^(−1),能量密度为132.4 Wh kg^(−1))。

LiCl-KCl-MgCl_(2)熔盐体系中Li-Mg共沉积机理研究

Li-Mg合金作为锂电池负极材料在新能源领域中具有广阔的应用前景,熔盐电解法制备Li-Mg合金极具优势。本文采用三电极体系研究了Mg2+在LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体中钨电极上的电化学行为及Li-Mg共沉积机理,探究了MgCl_(2)浓度对电解共沉积Li-Mg的影响。方波伏安法与计时电流法实验结果表明:Mg2+在钨电极上一步两电子还原为金属Mg,属于瞬时成核过程,不受温度的影响。计时电位法实验结果表明:随着MgCl_(2)浓度的增加,LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体电解共沉积Li-Mg所需的阴极电流密度逐渐增大。当LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体中MgCl_(2)浓度为5%时,实现Li-Mg共沉积的最小阴极电流密度为0.287 A/cm^(2)。恒电流电解结果表明:当MgCl_(2)浓度≤5%时,Li-Mg产品中金属Mg含量随着熔体中MgCl_(2)浓度的增加而增大,当MgCl_(2)浓度达到10%时,电解仅得到金属Mg。

甲烷磺酸-抗坏血酸体系浸出废旧锂离子电池正极材料中有价金属

以甲烷磺酸为浸出剂,抗坏血酸为还原剂和浸出剂,浸出废旧锂离子电池正极材料中的有价金属,探究了甲烷磺酸浓度、抗坏血酸浓度、固液比、反应温度和反应时间对Li、Ni、Co和Mn浸出率的影响。结果表明,在0.6 mol/L甲烷磺酸、0.1 mol/L抗坏血酸、固液比20 g/L、40℃、10 min条件下,Li、Ni、Co和Mn浸出率分别达到99.74%、93.47%、97.16%和96.52%。采用收缩未反应核模型对各金属浸出动力学数据进行拟合,Li、Ni、Co和Mn的表观活化能分别为35.74、48.37、36.81和37.85 kJ/mol,各金属浸出易难程度为Li>Co>Mn>Ni。

铝钴共掺杂锂锰氧化物的制备及吸附提锂性能

以电解二氧化锰和氯化锂为原料,掺杂少量氯化铝和氯化钴,采用水热工艺合成了Al-Co共掺杂锂离子筛前驱体Li_(1.6)(Mn_(1-x)Al_(x))_(1.6)Co_(y)O_(4)。经XRD、SEM、TEM表征及Li^(+)吸脱附性能测试,研究了Al-Co共掺杂锂离子筛的晶相、形貌、元素分布及吸附提锂性能。结果表明:Al-Co共掺杂锂离子筛为尖晶石结构;具有纳米片多面体形貌且元素分布均匀;Li^(+)溶液的初始质量浓度为100 mg/L时,H_(1.6)(Mn_(0.9)Al_(0.1))_(1.6)Co_(0.05)O_(4)的Li^(+)平衡吸附容量为38.53 mg/L,Li^(+)吸附性能得到明显提升;5次循环吸脱附实验后,Li^(+)吸附容量可保持为初始吸附容量的92%。综合分析可知,由于双元素的协同效应,Al-Co共掺杂可以使锂离子筛获得优异的吸附性能和循环稳定性。

周人何以“克昏夙有商”

牧野之战是殷周两国命运攸关的大决战。此役周人以少胜多,一战克捷,致使共主地位易嬗。周人偏居西土,本一蕞尔小邦,其疆域不比殷人辽阔,生产力不比殷人发达,军事实力也不比殷人强大,竟一夜之间战胜“大邑商”代之为天下共主,此亦有故。商纣统治时期,藩属诸侯离心离德,统一贵族国家渐趋瓦解,宗主国地位风雨飘摇。作为单个政治实体来说,殷周实力对比也发生微妙变化。在疆域、人口、经济等客观条件上,商本土国优于周邦,在治国效能上周邦却远胜于殷王国,从而弥补了客观条件上的不足。当殷周牧野决战时,殷军数量上虽居优势,但周人在战术上高扬正义,以激励士气;严整布阵,以形成合力;驰车突进,以锐兵破敌。牧野之战推翻了商王国对天下万国的统治,确立了周邦天下共主的地位,从而揭开了西周文明与历史的新篇章。