SOFC电解质材料La0.8Sr0.2Ga0.8-xMg0.2CoxO3-δ的制备及性能#br#

利用甘氨酸 硝酸盐燃烧法制备不同浓度Co掺杂的La_0.8Sr_0.2Ga_0.8-xMg_0.2Co_xO_3-δ固体氧化物燃料电池电解质材料, 并对其晶体结构、 形貌以及电学性能进行表征. 结果表明: 随着Co掺杂量的增加, 样品无明显杂相峰, 其谱峰略向小角度一侧移动, 晶胞体积略增大,  平均粒径逐渐减小; Co掺杂对电导率影响显著, 晶粒电导率是导致样品总电导率升高的主要因素.     

Ce0.8Pr0.2-x Smx O2-δ(x=0.02,0.05,0.10)固溶体的合成及性质

采用溶胶-凝胶法制备固体电解质Ce0.8Pr0.2-xSmxO2-δ(x=0.02,0.05,0.10).XRD结果表明:800℃煅烧后的全部样品皆为单一的立方萤石型结构,平均晶粒尺寸为19～28 nm;Raman光谱结果表明:立方萤石结构的Ce0.8 Pr0.2-x Smx O2-δ 固溶体中存在氧空位,在Ce0.8 Pr0.2-x Smx O2-δ 中掺入钐可提高氧空位浓度;阻抗谱测试表明:稀土双掺杂Ce0.8 Pr0.15 Sm0.05 O2-δ 的电导率高于单一稀土掺杂Ce0.83 Sm0.17 O2-δ 的电导率,且Ce0.8 Pr0.15 Sm0.05 O2-δ的电导率最大,σ600℃为1.2×10-2 S/cm,这归因于样品Ce0.8Pr0.15Sm0.05O2-δ 中较高的氧空位浓度和小极化子的跃迁.     

高密度锂离子正极材料前驱体Ni_(0.8)Co_(0.2-x)Al_x(OH)_2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了Co-Al共掺杂的高密度锂离子电池正极材料前驱体Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2(X=0,0.05,0.1,0.15,0.2).研究了不同Co-Al的掺杂比例,NaOH溶液的浓度、滴定速率、烘干方式等因素对前驱体振实密度的影响.XRD分析表明,不同掺杂比例的Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2均为六方层状的β型结构,晶型结构规整.充放电测试表明以此前驱体与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料具有良好的电化学性能.     

Al2O3对Ce0.8La0.2O1.9电解质材料性能的影响

制备添加Al2O3的(1-y)Ce0.8La0.2O1.9+yAl2O3(y=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.05、0.07、0.1)电解质材料. 考察Al2O3的添加对La3+单掺杂CeO2电解质材料烧结性能、热膨胀、离子电导率和抗弯强度的影响. 结果表明:Al2O3能促进Ce0.8La0.2O1.9的烧结;当Al2O3的摩尔分数大于0.02时,出现了第二相LaAlO3;Al2O3的添加能提高Ce0.8La0.2O1.9的离子电导率,当Al2O3的摩尔分数为0.005时,试样的离子电导率达到最大值;Al2O3的添加能有效提高Ce0.8La0.2O1.9的抗弯强度,抗弯强度随着Al2O3添加量的增加而增大;所有试样的热膨胀系数为(12.28～12.55)×10-6K-1.     

镧系收缩对(La0.8Ln0.2)2/3Ca1/3MnO3纳米粉体结构和电输运性质的影响

 用溶胶-凝胶法制备了系列掺杂(La_0.8Ln_0.2)_2/3Ca_1/3MnO₃(Ln=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er)纳米级晶体.对于所制备系列样品在同一实验条件下的测试发现,在La位被其他镧系元素部分替代后,平均晶格常数和容差因子也存在类似镧系收缩的单方向变化：随着替代原子Ln原子序数的增加,平均晶格常数a呈减少趋势,平均晶格常数b基本未发生变化,而平均晶格常数c总体来说略呈减少趋势;容差因子t在0.925～0.918之间逐渐减少,但体系仍保持钙钛矿结构.不同掺杂元素样品表面形貌和电输运行为差异很大,各样品颗粒粒度分布在30～800nm范围,转变温度在82～194K范围.铈组(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu)掺杂样品的转变温度未呈现单一某一方向的变化,而钇组(Gd,Dy,Ho,Er)掺杂样品的金属-绝缘体转变温度随着原子序数的增加而增高,此变化方向的单一性与镧系收缩单一性相协调.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备与表征

用2次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,使之与LiOH.H2O混合经过2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、850℃恒温24 h)得到LiNi0.8Co0.2O2材料,探讨了镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达2.94 g/cm3,X射线衍射分析表明该材料具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明材料具有良好的电化学性能.     

Ce0.8Y0.2-xMgxO2-δ电解质材料的制备及其性能

以金属硝酸盐Ce(NO₃)₃、Y(NO₃)₃、Mg(NO₃)₂为原料,采用溶胶-凝胶法制备系列电解质材料Ce_0.8Y_0.2-xMg_xO_2-δ(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1),并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等手段对样品进行测试表征.结果表明,电解质材料经600℃煅烧3 h后形成立方萤石结构,并具有较高的烧结活性.压制成片的电解质在1 550℃下烧结仍为立方萤石结构,较为致密;电化学性能研究表明,800℃时电导率为0.039 S/cm, Ce_0.8Y_0.2-xMg_xO_2-δ电解质材料可以作为中温固体氧化物燃料电池的候选材料.     

Ba(Zn0.5W0.5)O3掺杂对Ba[(Zn0.2CO0.8)0.33Nb0.66]O3微波介质陶瓷的影响

用传统固相法制备了Ba(Zn0.5W0.5)O3掺杂Ba[(Zn0.2Co0.8)0.33Nb0.66]O3微波介质陶瓷,通过XRD和HP8720ES网络分析仪分别对其晶体结构和微波介电性能进行了研究.实验结果表明,少量的Ba(Zn0.5W0.5)O3可以把体系的烧结温度从1430℃降低到1380℃,促进了烧结.在烧结过程中Zn的挥发会促使掺入的Ba(Zn0.5W0.5)O3转变成BaWO4,以第二相的形式存在于陶瓷样品表面,而内部并没有明显的第二相生成.这说明烧结过程中Zn的扩散很有限.在微波介电性能方面,随着Ba(Zn0.5W0.5)O3的掺杂量的增加,Ba[(Zn0.2Co0.8)0.33Nb0.66]O3的相对介电常数(εr)略有减小,谐振频率的温度系数(Tf)略有增大,而其Q×f值则在测量误差范围内波动不大,说明掺入少量的Ba(Zn0.5W0.5)O3对Ba[(Zn0.2Co0.8)0.33Nb0.66]O3在微波频率下的品质因数影响不大.     

机械活化放电等离子烧结制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固溶体

采用机械球磨方法制备(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2纳米粉,并探讨了其适宜的工艺条件.分别用常规烧结和放电等离子烧结对所获纳米粉进行烧制,获得Ce0.8Sm0.2O1.9复合氧化物陶瓷,比较了两种烧结方法对材料结构与性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对氧化物进行了结构表征,交流阻抗谱测试了其电性能.结果表明:两种烧结方法所得样品均呈现单一的立方萤石结构;机械活化(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2纳米粉于900℃时放电等离子烧结10min即可获得致密度90%以上的烧结体;放电等离子烧结材料的电导率高于常规烧结材料.     

高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2研究

研究了高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2时原材料、气氛、温度、时间、Li:(Ni Co)化学计量比例、氧气流量、二次烧结等参数对制备电极活性材料结构和电性能的影响，使用其优化后的工艺参数，制备出容量为170mAb/g的LiNi0.8Co0.2O2,并对此正极材料组成的电池性能进行了测试。     

纳米La0.8Ba0.2MnO3/Ni粉复合体系的微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备La0.8Ba0.2MnO3 粉体,并与纳米Ni 粉按不同质量比复合,制得复合材料样品.测量样品在2～18 GHz 频率范围内的复介电常数、复磁导率并计算微波反射系数,分析不同组分对材料微波吸收性能的影响及其可能的吸收机制.研究结果表明复合体系比单一组分样品具有更好的吸收效果;当La0.8Ba0.2MnO3含量为62.5%时,材料微波吸收效果最佳;当样品厚度为2 mm 时,大于10 dB 的吸收频宽达到3.6 GHz,最大吸收峰值为24 dB;当样品厚度为1.8 mm 时,大于10 dB 的吸收频宽达到3.3 GHz,最大吸收峰值为44 dB;LaMnO3在A 位掺杂Ba2 ,其电磁性能将发生变化,再与磁性纳米Ni 粉复合,介电损耗和磁损耗的综合作用能使体系的微波吸收效能显著加强.     

Al2 O3掺杂对Ce0.8 Gd0.15 Y0.05 O2-δ固体电解质的微结构与电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了AlO1.5掺杂浓度为0.5%,1.0%,2.0%的AlO1.5/Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ固体电解质材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和交流阻抗谱研究了Al2O3掺杂对Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ微观结构及电性能的影响,结果表明：800℃焙烧的所有粉末样品均为单相立方萤石结构,在所有样品中,AlO1.5掺杂量为0.5%的样品晶粒均匀,较致密,交流阻抗谱测试表明掺杂AlO1.5（x=0.5%）使Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ晶界电阻减小,晶界电导率增高;当AlO1.5掺杂量x≥1%时,Al2O3对晶界的阻塞作用使晶界电导率降低,在所有样品中Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ/0.5%AlO1.5晶界电导率最高（σ700℃=8.12×10-3S/cm）,说明在Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ少量掺杂AlO1.5（x=0.5%）具有烧结助剂和晶界清除剂的作用.     

La0.8Sr0.2Mn0.86Fe0.14-xCoxO3微波吸收性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La0.8Sr0.2Mn0.86Fe0.14-xCoxO3（x=0.01,0.02,0.03）粉晶, 用XRD表征了其晶体结构,用微波网络矢量分析仪测量了样品在2-18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,根据测量数据计算了微波反射率与频率的关系曲线。研究结果表明,样品都有一个吸收峰,峰高及位置随x不同而异,其中样品La0.8Sr0.2Mn0.86Fe0.13Co0.01O3,厚度为1.80mm时,吸收峰高27.9dB,2-18GHz吸收带宽5.3GHz;厚度为2.00mm时,吸收峰高26dB, 2-18GHz吸收带宽4.9GHz。从电、磁损耗角正切看,样品既有介电损耗又有磁损耗,但介电损耗要大于磁损耗。     

Ag,Er,Cu双掺杂对Ca3Co2O6热电性能的影响

采用溶胶 凝胶法和常压烧结技术, 制备一系列钴基氧化物热电材料Ca₃Co₂O₆和Ca_2.85M_0.15Co_2-yCu_yO₆(M=Ag,Er; y=0,0.1,0.2), 并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)考察样品的物相组成和微观形貌, 在300~1 000 K测定样品的电导率和Seebeck系数, 分析掺杂不同元素对复合物热电性能的影响. 结果表明: 制备的所有材料均为单一物相, 结构致密; 不同双掺杂元素对材料的热电性能均有提升作用; 当Ag⁺和Cu²⁺的掺杂量分别为0.15,0.2时, 可获得最优的热电性能, Ca_2.85Ag_0.15Co_1.8Cu_0.2O₆在965 K时的功率因子为71 μW/(K₂·m).     

中温SOFC阴极材料La0.7Sr0.3Co1-xCuxO3-δ的制备及性能

采用固相反应法制备了La_0.7Sr_0.3Co_1-xCu_xO_3-δ系列中温固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极材料粉体.对其进行晶体结构表征,高温电导率和热膨胀曲线测试,并选取其中性能较好的样品进行了单电池实验.结果表明,Cu的掺杂降低了（La,Sr）CoO La₃体系阴极材料的热膨胀系数,在x=0.05时电导率略高于未掺Cu的样品.以La_0.7Sr_0.3Co_0.95Cu _0.05O _3-δ为阴极、Ce_0.8Sm_0.2O_1.9为电解质组成的SOFC单电池,在850℃最大短路电流密度达511mA/cm²,最大输出功率密度约为0.106W/cm².     

Effect of La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ morphology on the performance of composite cathodes

In the present work,one dimensional La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3 δ(LSCF) nanofibers with the mean diameter of about 100 nm prepared by electrospinning were deposited on Gd0.2Ce0.8O1.9(GDC) electrolyte followed by sintering to form one dimensional LSCF nanofiber cathode. And LSCF/GDC composite cathodes were formed by introducing GDC phases into LSCF nanofiber scaffold using infiltration method. The polarization resistances for the composite cathode with an optimal LSCF/GDC mass ratio of 1/0.56 are 0.27,0.14 and 0.07 Ω cm2at 650,700 and750 1C,respectively,which are obviously smaller than 2.26,0.78 and 0.29 Ω cm2of pure LSCF nanofiber cathode. And the activation energy is1.194 eV,which is much lower than that of pure LSCF nanofiber cathode(1.684 eV). These results demonstrate that the infiltration of GDC into LSCF nanofiber scaffold is an effective approach to achieve high performance cathode for solid oxide fuel cells(SOFCs). In addition,the performance of composite cathode in this work was also compared with that of our previous nanorod structured LSCF/GDC composite cathode.     

La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的柠檬酸盐法制备及其电性能

采用柠檬酸盐法合成了La06Sr0.4Co0.2Fe08O3-δ(LSCF6428)粉体材料.经XRD分析凝胶在1 100℃煅烧时,转变为正交钙钛矿结构的纯相产物,与固相反应法采用1 250℃的烧结温度相比,柠檬酸盐法能有效降低粉体的烧结温度.实验结果表明,在500～700℃中温范围内,LSCF6428样品在空气气氛中的电导率均超过了100S·cm-1,且随温度的升高,样品的电导率在500℃附近出现极值,达到100S·cm-1.其导电机理可以用p型小极化子绝热空隙理论来解释.     

基于La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ/Ag双相复合敏感电极的NO2传感器研究

为了提高NO₂传感器的敏感性能,采用自分相法制备La_0.8Sr_0.2Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF)和LSCF+0.050Ag, LSCF+0.075Ag, LSCF+0.100Ag双相敏感电极,并以YSZ为固体电解质,制备阻抗谱型NO₂传感器,研究Ag的掺杂量对传感器性能的影响。结果表明,与Z′,Z″,|Z|相比,θ作为响应信号时传感器的响应恢复时间更短、响应信号更稳定;以θ为响应信号,基于LSCF,LSCF+0.050Ag, LSCF+0.075Ag和LSCF+0.100Ag敏感电极的传感器在450℃最佳工作温度下的灵敏度分别为11.12°,11.28°,13.62°和9.56°/10,其中LSCF+0.075Ag表现出更高的灵敏度,表现出优异的重现性和长期稳定性;此外,传感器对CH₄,CO₂,H₂,CO和NH₃表现出优异的抗干扰性能。...     

放电等离子烧结制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)结构与电性能

采用溶胶凝胶方法制备Sm掺杂CeO2粉体材料,用放电等离子烧结(SPS)方法和常规烧结方法(CS)进行压片烧制,比较两种烧结方法对材料结构与性能的影响.通过X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等手段对氧化物进行结构表征,交流阻抗谱测试电性能.结果表明,两种烧结方法所得样品均呈现单一的立方莹石结构;SPS烧结样品的晶粒尺寸和密度大于CS烧结样品,SPS烧结样品的晶粒电导率、晶界电导率及总电导率均高于CS烧结样品;550℃时SPS和CS烧结样品的总电导率分别为2.27 s/m和1.87 s/m.放电等离子烧结法是在较低温度下实现快速烧结,制备致密化固体电解质材料的一种有效方法.     

Preparation and performance of LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2 cathode material based on Co-substituted α–Ni(OH)_2 precursor

Co-substituted α-Ni(OH)2 was synthesized by a novel microwave homogeneous precipitation method in the presence of urea. LiNi0.8Co0.2O2 cathode material was synthesized by calcining Co-substituted α-Ni(OH)2 precursor and LiOH·H2O at 900℃ for 10 h in flowing oxygen. XRD, FTIR, FESEM and electro- chemical tests were used to study the physical and the electrochemical performances of the materials. The results show that the prepared LiNi0.8Co0.2O2 compound has a good layered hexagonal structure. Moreover, the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material demonstrates stable cyclability with a high initial specific discharge capacity of 183.9 mAh/g. The good electrochemical performance could be attributed to the uniform distribution of Ni2 and Co2 ions in the crystal structure and a minimal cation mixing in LiNi0.8Co0.2O2 host structure.