LiNO3熔融盐Li+插入法对LiMn2O4的化学修饰——富锂尖晶石Li1+xMn2-xO4的合成

采用含锂熔融盐锂插入法对具有尖晶石结构的二次锂电池正极材料LiMn2O4进行化学修饰,得到了一系列富锂的锂锰氧化物,通过ICP分析和草酸-高锰酸钾标准返滴定法确定了LiMn2O4及其修饰产物的化学式.研究表明:利用LiNO3为熔盐能够对LiMn2O4进行有效的锂插入反应,得到富锂产物;随着反应温度的增加和反应时间的延长,产物的Li、Mn摩尔比均呈现逐渐增加的趋势,并且温度越高趋势越明显;但是过高温度和过长时间都会导致Li2MnO3的生成.     

离子掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能的影响

采用一步高温固相合成法制备橄榄石型锂离子电池正极材料LixFe（1-y）MoyPO4／C,着重研究了不同锂铁比和铁位钼元素掺杂对材料的充放电性能的影响．结果表明：当Li：Fe=1．03：1时,磷酸铁锂的放电比容量和充放电循环性能最佳,首次放电比容量最高为100．8mAh／g;在富锂基础上,Mo掺杂的浓度为Li1.033Mo0.01Fe0.97PO4／C时,材料表现出的电化学性能最好,所能达到的最大比容量为144．8mAh／g．     

Li-Fe-Si-H_2O体系的热力学分析

根据已有热力学数据,绘制25℃时Li-Fe-Si-H2O体系各溶解组分的lgc-pH图、Li-Fe-Si-H2O体系主要物种的优势区图和强碱性区域Li-Fe-Si-H2O体系各沉淀的优势区图。利用这些平衡图对液相制备硅酸铁锂的工艺条件进行热力学分析。研究结果表明:控制溶液的碱度是制备磷酸铁锂前驱体Li2H2SiO4·Fe(OH)2的关键因素,若要利用Li+,Fe2+和H2SiO24-在液相形成Li2H2SiO4·Fe(OH)2,则要维持溶液较高的碱度,使得Li+能与H2SiO42-生成Li2H2SiO4沉淀,并且抑制FeH2SiO4的生成,使Fe2+以Fe(OH)2的形式沉淀;溶液体系的碱性越强,Li2H2SiO4·Fe(OH)2的优势区域越宽,更有利于Li2H2SiO4·Fe(OH)2的合成;采用液相法制备硅酸铁锂时,由于pH值大于15,体系的碱度较高,溶液中Fe2+极容易被氧化,故制备过程难以实现;而利用固相法制备硅酸铁锂,其保护性气氛容易控制,工艺简单,流程短,便于实现。     

CO2气氛下FeLi/AC催化剂上的乙苯脱氢反应

研究了助剂Li对活性炭负载铁氧化物(Fe/AC)催化剂在CO2气氛下的乙苯脱氢反应性能和CO2促进作用的影响.结果表明,助剂Li的最佳添加量为0.6 mmol/g,n(Li)/n(Fe)=0.2;550℃,CO2气氛下Fe(3.0)Li(0.6)/AC催化剂上的乙苯转化率、苯乙烯收率和选择性分别为65.4%、62.9%和96.2%.助剂Li的添加明显提高了Fe/AC催化剂上的乙苯脱氢活性,抑制了催化剂失活.在CO2气氛下,Fe(3.0)/AC和Fe(3.0)Li(0.6)/AC催化剂上苯乙烯收率比N2气氛下明显提高,表明CO2显著促进了乙苯脱氢反应,具有良好的耦合作用.     

层状Li(Ni1-xCox)O2中Li离子首次脱出和嵌入行为研究

共沉淀法合成的层状Li（Ni1-xCox）O2，其中X=0．1，0．2，0．3和1，采用XRD和电化学方法对合成的层状Li（Ni1-xCox）O2进行了研究。研究表明在镍酸锂中随着Co含量的增加，Co的增加改变了镍离子与周围氧离子和锂离子的相互作用，阻止了锂离子择优位离开镍酸锂晶体，因此，在镍酸锂中增加一定Co可以阻止镍酸锂由H1向M相转变。同理，在钴酸锂中增加一定Ni可以阻止钴酸锂由H1向H2相和H2相向M相转变。锂离子择优位离开镍酸锂时，存在J—T效应，使得镍酸锂在脱锂过程中发生H1向M相转变，与镍酸锂不同，由于钴酸锂在锂离子择优位离开钴酸锂晶体时，不存在J—T效应，钴酸锂在脱锂时发生H1向H2相和H2相向M相的转变。     

Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构的研究及发展

钛酸锶钡Ba（1-x）SrxTiO3（BST）铁电薄膜材料在集成铁电器件领域具有很大的优势和潜力，BST与铂（Pt）等贵金属电极材料的界面特性限制了BST的实际应用，氧化物超导薄膜代替贵金属材料做底部电极取得了不少突破性的进展，综述了国内外研究人员对Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构和基本介电性能等方面的研究及成果。     

准化学平衡条件下温度对烧结液相生成的影响

对Fe2O3-SiO2-CaO—Al2O3-MgO五元体系在准化学平衡条件的液相生成过程进行了研究。采用光学显微镜、X—Ray和SEM,对不同温度下体系液相生成量及成分进行了分析。结果表明：温度越高液相生成量越多,液相成分随温度的增加发生改变,温度对镁元素的微观分布影响较小,M如在赤铁矿为主要原料的烧结体系中会与Fe2O3结合生成MgO·Fe2O3矿物;随着温度的升高SFCA中的Fe2O3含量升高,液相量增加;Al2O3含量升高,利于交织结构的铁酸钙（FC）的形成,可提高烧结矿强度。     

不同还原度铁氧化物球团在微波场中的升温及还原行为

为深入了解氧化球团在微波竖炉中的升温以及煤基直接还原行为,实验采用铁精矿氧化球团作为基础原料,在气体还原剂条件下进行预还原,通过控制还原时间得到不同还原度铁氧化物球团,并从不同还原度铁氧化物球团的结构以及性能出发,研究它们在微波场中的升温性能及其还原变化.电磁性能测试结果表明,球团中的铁及其氧化物在微波场中的升温速度从快到慢依次为:Fe3O4,Fe2O3,Fe,FeO.微波加热还原结果分析及矿相结构观察显示,Fe2O3的深还原时间较长,物相多重转变,造成过程温度和还原气氛跟不上氧化物的还原反应速度;Fe3O4阶段升温速度快,结构松散,有助于进一步的还原,但进入浮士体(FeO的固溶体)阶段后孔隙率降低,升温速度骤降,造成还原的困难;在还原度达到66.90％时,表层以金属铁相为主,孔洞发达,吸波性能强,在气化反应有效进行的条件下,球团将会实现快速还原.     

CO对铁丝网卷还原NO的影响实验研究

采用模拟烟气在水平布置的陶瓷管反应器中对金属铁丝网卷直接还原NO气体的特性进行了实验研究.烟气中NO的体积百分比为0.05％,配平气体采用N2,反应温度为300℃-1100℃.实验研究结果表明铁丝卷具有非常好的直接还原NO的能力.在N2气氛中,在500℃以下温度范围铁的脱硝效率低于40％,在500℃-800℃铁的脱硝效率迅速增加,当温度超过900℃后不同尺寸的铁丝卷对NO的脱除效率都超过99％.对铁表面的X光衍射分析(XRD)结果表明铁与NO反应后生成了铁氧化物,在550℃时铁的主要氧化物为Fe3O4,在1100℃时铁的主要氧化物为Fe2O3.扫描电子显微镜(SEM)结果表明550℃时铁样品表面比较细密,而1100℃时铁样品表面比较疏松,有利于NO气体向铁内部的扩散,从而利于提高NO脱除率.还原性气体CO通过还原铁的氧化物以保证金属铁和NO的连续反应,从而进一步提高NO的脱除效率.CO气氛中铁和NO反应后的XRD检测结果表明铁样品的主要成分是金属铁,此外含有少量的FeO.在含有16.8％ CO2以及1％-2％O2的模拟烟气条件下,当温度超过1000℃后,反应器中分别加2％和4.1％的CO气体后,铁丝卷脱硝效率可达到大约95％.     

几种铁氧化物吸附氟的能力及影响因素的研究

合成了水铁矿、磁铁矿、针铁矿、赤铁矿四种铁氧化物,研究了它们对氟的吸附量及其影响因素.结果表明,四种铁氧化物对F-的吸附量差异较大,由大到小的顺序为:水铁矿、磁铁矿、针铁矿、赤铁矿.Henry吸附等温式仅能描述针铁矿对氟的吸附;Freundlich吸附等温式能较好的描述四种铁氧化物对氟的吸附,其相关系数达极显著水平或显著水平;Langmuir吸附等温式能够很好的描述四种铁氧化物对氟的吸附,其相关系数均达极显著水平.pH值和温度可明显影响铁氧化物对氟吸附,在酸性条件下,随着pH升高吸附量下降;而在碱性条件下,随着pH升高吸附量缓慢上升;在中性附近时吸附能力最差.随着温度升高(25～45℃),吸附量呈增加趋势.     

Characterization of PEO-LiClO4-PC Solid Polymer Electrolytes

Plasticized poly (ethylene oxide) based electrolyte membranes of various compositions poly (ethylene oxide) / lithium perchlorate / propylene carbonate were prepared by solution casting. The thermogram, electrical conductivity and vibrational spectra were studied. DSC revealed that the plasticizer propylene carbonate content has influenced on the melting and transition temperature. The infrared spectroscopic study on the effect of PC on the poly (ethylene oxide) / lithium perchlorate / propylene carbonate systems shows that a suitable propylene carbonate content can impede association between lithium ions. Room temperature conductivity changed over 2 order of magnitude, increasing from 6.8 × 10-8 Scm-1 of poly(ethylene oxide) / lithium perchlorate (10/3, w/w) to 8.9 × 10-6 Scm-1 of poly(ethylene oxide) / lithium perchlorate / propylene carbonate (10/3/10, w/w/w). It seems that lithium ions only interact with PEO crystalline phase at the presence of PEO.     

Li/LiFePO<Subscript>4</Subscript> battery performance with a guanidinium-based ionic liquid as the electrolyte

A new guanidinium-based ionic liquid (IL) was investigated as a novel electrolyte for a lithium rechargeable battery. The viscosity, conductivity, lithium redox behavior, and charge-discharge characteristics of the lithium rechargeable batteries were investigated for the IL electrolyte with 0.3 mol kg⁻¹ lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) salt. Li/LiFePO₄ cells incorporating the IL electrolyte without additives showed good cycle properties at a charge-discharge current rate of 0.1 C, and exhibited good rate capabilities in the presence of a mass fraction of 10% vinylene carbonate or gamma-butyrolactone.     

Increasing the conductivity of crystalline polymer electrolytes

Polymer electrolytes consist of salts dissolved in polymers (for example, polyethylene oxide, PEO), and represent a unique class of solid coordination compounds. They have potential applications in a diverse range of all-solid-state devices, such as rechargeable lithium batteries, flexible electrochromic displays and smart windows. For 30 years, attention was focused on amorphous polymer electrolytes in the belief that crystalline polymer:salt complexes were insulators. This view has been overturned recently by demonstrating ionic conductivity in the crystalline complexes PEO6:LiXF6 (X = P, As, Sb); however, the conductivities were relatively low. Here we demonstrate an increase of 1.5 orders of magnitude in the conductivity of these materials by replacing a small proportion of the XF6- anions in the crystal structure with isovalent N(SO2CF3)2- ions. We suggest that the larger and more irregularly shaped anions disrupt the potential around the Li+ ions, thus enhancing the ionic conductivity in a manner somewhat analogous to the AgBr(1-x)I(x) ionic conductors. The demonstration that doping strategies can enhance the conductivity of crystalline polymer electrolytes represents a significant advance towards the technological exploitation of such materials.     

新型核-多臂星形聚合物电解质

采用傅里叶转换红外光谱法(FT-IR)、微分扫描量热分析(DSC)、离子阻抗谱等测试手段对以超支化聚缩水甘油(HPG)为核，线型聚氨酯(PEU)为臂的核-多臂星形聚合物进行了表征，对其分子结构与电导性能之间的关系进行了初步探索．结果表明，星形聚合物比线型聚合物有更强的溶盐能力和离子传输能力．氧锂比(氧化乙烯单元与锂离子的摩尔比)为4，共混比(质量)为30％时，体系的最高电导率可达0．2mS／cm．当星形聚合物的臂数为5时，体系的电导率高于相同条件下的其他臂数的聚合物体系．体系的电导率随温度的升高而升高，其变化规律符合Arrhcnius方程．     

从盐湖卤水中萃取锂

选取磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂,200号溶剂汽油为稀释剂,氯化铁(FeCl3.6H2O)为共萃取剂,从青海盐湖含锂卤水中萃取锂,并对TBP质量分数对萃取率的影响,相比对萃取率及分配比的影响进行研究。研究结果表明:共萃剂FeCl3在萃取过程中作用明显,同时,水相氢离子浓度是非常重要的影响因素,适当的酸度既可以保证锂离子进入有机相,减少氢离子与有机溶剂络合的机会,又可以保证铁离子在溶液中不发生水解;最佳萃取工艺条件如下:TBP质量分数为60%,萃取相比(O/A)为1.5,n(Fe3 )/n(Li )为1.3,水相氢离子浓度为0.05 mol/L。在此条件下,锂的萃取率可达到80%,锂、镁分离效果较好,萃取液经洗涤、反萃取和深度除镁后,可制备高纯度碳酸锂。     

纳米晶Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4铁氧体的水热合成与磁性能

采用水热法在180℃下合成纳米级的尖晶石相NiZn铁氧体,使用Χ射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、高分辨透射电镜(HRTEM)和振动样品磁强计(VSM)分别表征NiZn铁氧体纳米粉体的相组成、微结构以及磁性能.XRD衍射谱和红外光谱(FTIR)表明180℃合成的纳米晶NiZn铁氧体为单一尖晶石相;高分辨透射电镜照片分析表明Ni0.6Zn0.4Fe2O4颗粒为立方片状,颗粒均匀,尺寸在20nm左右,晶格结构完整,面间距0.44nm.Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体的饱和磁化强度(Ms)和矫顽力(Hc)分别为11.9emu·g-1和93.5Oe,NiZn铁氧体的矫顽力随着Zn2+含量的增加而减小,此为A位和B位磁性离子间超交换作用下降所致.     

锂离子导体Li6La2BaTa2O12在潮湿空气中的稳定性研究

利用交流阻抗谱研究锂离子导体Li La₂ BaTa₂ O₁₂在空气的稳定性。锂离子导体Li₆ La₂ BaTa₂ O₁₂首先在空气中吸附水气进入晶界,导致该材料晶界电阻变大;随后进入晶界中的水气和Li₆ La₂ BaTa₂ O₁₂材料发生质子和锂离子的离子交换反应,导致了晶格的进一步畸变,表现为晶粒电阻直线增加。因此可通过提高陶瓷材料致密度,抑制水气进入晶界,提高该材料对水气的稳定性,这对该材料在全固态锂离子电池中的应用具有十分重要的意义。     

聚氨酯／超支化聚醚／碱金属复合体系及其离子导电性

为了进一步提高聚氨酯/盐复合体系的离子电导率,合成了聚氧化乙烯聚氨酯（PEU）和超支化聚缩水甘油（HPG）,并与高氯酸锂掺杂得到聚氨酯固体电解质,样品成膜后利用红外光谱、DSC和复阻抗谱分析进行了表征,红外分析发现,随氧锂原子比[EO]/[Li]的减小,醚氧键的吸收峰发生红移、高氯酸根谱带则向高频方向移动、DSC和复阻抗谱分析表明该体系是非晶相材料,HPG的加入提高了聚氨酯体系的电导率,室温（20℃）下,[EO]/[Li]=4～6时其最佳电导率σ达到8.5μS/cm,该体系温度和电导率的关系既不完全符合Arrhenius方程,也不完全符合VTF方程,而是呈现为复杂的曲线关系,这可能与HPG的加入有关。     

LiSiPON固态薄膜电解质的结构和性能分析

以Li3PO4和Si3N4为靶材,利用离子束辅助沉积N离子流轰击法制备非晶结构的固态电解质LiSiPON薄膜.实验中,通过控制N2气和Ar气的流量比,调节薄膜的含氮量.利用X线衍射、X线能量色散谱仪和X线光电子能谱仪研究薄膜的结构和组织成分的变化,并通过电化学阻抗测试仪获得薄膜的离子电导率,研究不同氮氩比对LiSiPON薄膜结构、组成和电学性质的影响.结果表明:N2和Ar流量比为1∶1时,薄膜含氮量最高,离子电导率达到最大值,在室温时电解质薄膜的离子电导可达6.8×10-6S/cm,是一种有潜力应用于全固态薄膜锂离子电池的电解质材料.