新型锂离子导体Li5.3La2.7Ba0.3Ta2O12的内耗研究

采用低频内耗仪强迫振动方法测量了锂离子导体Li5.3La2.7Ba0.3Ta2O12在升温过程中的内耗并结合晶体结构分析其形成机制。结果表明:在Li5.3La2.7Ba0.3Ta2O12中出现了两个明显的内耗峰,其弛豫元之间存在相互作用,由德拜模型拟合得到锂离子扩散的激活能和指前因子分别为1.1—1.2 eV和10-18—10-21 s;利用耦合模型对其处理得到锂离子弛豫参数分别为0.54—0.57 eV和10-16—10-15 s,后者和点缺陷扩散的指前因子的范围10-14-10-13 s更为接近,可见耦合模型对Li5.3 La2.7Ba0.3Ta2O12锂离子导体中锂离子扩散的描述更为恰当。结合晶体结构的特征分析可得,这两个内耗峰源自于锂离子在八面体和四面体之间扩散或者八面体和八面体之间扩散。     

新型锂离子导体Li5La3Ta2O12的内耗

采用低频内耗仪,以强迫振动方法测量了锂离子导体Li₅La₃Ta₂O₁₂在升温过程中的内耗和相对模量,并结合晶体结构分析其形成机制.结果表明：在大气环境的升温过程中,Li₅La₃Ta₂O₁₂出现2个明显的弛豫型内耗峰,其弛豫元（锂空位）之间存在相互作用,由Debye峰拟合得到其激活能和弛豫时间指数前因子分别为0.80～1.00 eV和10-14～10-26 s,利用耦合模型处理得到弛豫峰的激活能约为0.60～0.70 eV,与锂离子电导率的激活能（0.50～0.60 eV）接近;2个弛豫型内耗峰分别对应于锂离子在相邻四面体和八面体间（24d48g）以及相邻八面体间（48g48g）的扩散;随着Li₅La₃Ta₂O₁₂在空气中的放置时间增加,其内耗峰逐渐向高温区域移动,且其峰高度和激活能逐渐增大;Li₅La₃Ta₂O₁₂经室温时效处理后,水进入其晶格替代Li₂O而形成新的锂离子化合物Li₅-xLa₃Ta₂O1₂-x(OH)x（0相似文献   

晶态锂离子固体电解质的最新研究进展

锂离子电解质是高功率密度和能量密度、长循环寿命和安全性能良好的锂离子电池的关键材料之一,对锂电池的发展起着非常重要的作用。简单介绍了几种主要类型锂离子晶态固体电解质材料的研究情况,并详细概括了最近晶态锂离子固体电解质的研究热点材料——类石榴石结构的Li5La3M2O12（M=Ta,Nb）锂离子导体,最后对以Li5La3M2O12（M=Ta,Nb）锂离子导体为代表的晶态锂离子固体电解质的研究做出了展望。     

PZT铁电陶瓷的低频内耗研究

用传统的固态反应法制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电陶瓷,在低频扭摆上采用强迫振动的方式,在0.05～4Hz的频率范围内测量了PZT铁电陶瓷的内耗温度特征.在室温至350℃的内耗-温度曲线上,290℃和150℃附近分别出现两个弛豫型内耗峰P1和P2,并且在50℃附近观察到一个较低的内耗峰.根据Arrhenius关系,分别计算得到P1的激活能E1=2.09eV,τ01=3×10-20s,P2的激活能E2=1.04eV,ι02=8×10-14s,并且分析了P1和P2内耗峰的机制.     

CaCu_3Ti_4O_(12)的驰豫特性

利用固态反应办法制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷样品;从德拜弛豫理论出发,通过介电温度谱得到弛豫时间温度谱,计算了样品的弛豫激活能H.结果表明激活能与频率无关,而弛豫时间因子τ0则与频率有关,显示出样品的弛豫特性并非来源于激活能H,而是来源于弛豫时间因子τ0的分布.     

Dy掺杂Sr2Bi4Ti5O18陶瓷的介电性能

采用固相烧结工艺制备了Sr2Bi4-xDyxTi5O18(x=0，0．25)陶瓷样品，用X射线衍射对其微结构进行了分析，并测量了样品的铁电、介电性能．Sr2Bi.75Dy0.25Ti5O18样品的X射线谱上出现SrTiO3衍射峰，其介电损耗随温度的关系曲线上存在明显的弛豫损耗峰P1，该损耗峰的激活能为0．4eV，可以确定该峰是由氧空位引起的．结果表明：离子半径较小的Dy3 很难进入类钙钛矿层，造成样品中大量的A位空位，使得氧空位浓度增加．氧空位的存在会导致很强的畴钉扎，从而极化降低。     

Sr2Bi4-x/3Ti5-xNbxO18陶瓷的铁电介电性能

对Sr2Bi4-x/3Ti5-xNbxO18(x=0,0.003,0.018,0.048,0.096)陶瓷样品的铁电和介电性能进行了测量.结果表明,Sr2Bi4Ti5O18样品的剩余极化2Pr为0.22 C·m-2,少量Nb掺杂可使样品的2Pr有明显提高,当x=0.018时,2Pr达到最大为0.34 C·m-2.介电损耗随温度的变化关系曲线上存在P1,P2,P3 3个介电损耗峰,分别在70,230,290℃附近.低温部分的2个损耗峰具有介电弛豫的特征,其弛豫机制被认为是点缺陷与畴界之间的相互作用.通过激活参数的计算以及损耗峰随不同Bi过量的变化,可以确定P1,P2峰的弛豫机制与Sr,Ti空位有关.随着Nb掺杂量的增加,P1,P2峰逐渐降低,表明Nb掺杂降低了样品中缺陷的浓度,从而使得样品的2Pr明显提高.     

钨青铜型Ca_(0.28)Ba_(0.72)Nb_2O_6单晶的正常弛豫铁电相转变研究

研究了大块Ca0.28Ba0.72Nb2O6(CBN-28)单晶沿[001]方向的铁电介电性能.结果表明,CBN-28单晶的自发极化、剩余极化和矫顽场分别为35.3μC/cm2,32.2μC/cm2和38.1kV/cm.在室温下频率f=10kHz时,介电常数(εr=195,介电损耗tgδ=0.32.变温的介电谱显示该单晶在252℃附近发生了正常铁电体向弛豫铁电体的转变.低频时在325℃～500℃范围内出现了具有弛豫特征的介电反常.120℃附近有一由氧空位的迁移引起的介电弛豫损耗峰,由此计算得激活能为1.19eV.通过阻抗谱计算,在500℃～560℃范围内的电导激活能为1.33eV.     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E= 0.80 eV和t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na0.5Bi0.5TiO3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

Αl掺杂对氧离子导体La2Mo2O9的氧离子扩散和导电性能影响

主要研究了Al掺杂效应对氧离子导体La2Mo2-yAlyO9-δ(y = 0.1, 0.2, 0.3)的影响,从XRD、DSC和介电测量中发现,Al3+在La2Mo2O9中的固溶度只有10 mol%, 且不能抑制纯La2Mo2O9的α/β相转变;在La2Mo2-yAlyO9-δ(y = 0, 0.1, 0.2)的介电损耗-频率谱中发现一Pd峰,其机制对应着氧离子的短程扩散,Al掺杂后La2Mo2O9样品的激活能比纯La2Mo2O9的要低,同时对应的电导率比纯La2Mo2O9高.     

锂离子二次电池的炭负极材料

论述了多种作为锂离子二次电池负极的炭材料的性能，结构特征与在电池反应过程中的特点及其影响因素，对于这些炭材料的进一步改进，开发出实用化的炭材料有一定理论和实践意义。     

由PAM合成磷酸亚铁锂/碳及其充放电性能研究

以聚丙烯酰胺(PAM)为碳源，用固相法于不同温度下合成磷酸亚铁锂／碳，并组装成模拟电池测试电化学性能。在O．1mA／cm^2的电流密度下，625℃合成的样品第10个循环的放电容量达到110mAh／g，80个循环后仍能保持初始放电容量。发现在实验的温度区间内，磷酸亚铁锂晶粒度值的对数与反应温度值的负倒数成正比；另外，随反应温度的升高，FT—IR谱中1090、1055cm^-1位置附近的两个峰呈分裂趋势。样品的颗粒大小不均一，这与球磨法的特点有关，初步认为样品中的颗粒是多晶结构。     

水系负极材料磷酸钛锂的研究进展

介绍了水系锂离子电池的结构、原理、特点、发展现状,以及负极材料磷酸钛锂的特点,综述了磷酸钛锂性能提升改性方法,包括特殊结构改性、晶格掺杂、引入高效导电剂等磷酸钛锂的研究进展阐释了和发展前景.     

层状锂锰钒氧化物的合成与电化学性能研究

用高温固相反应法合成掺锰的层状锂钒氧化物L i1.2V3-xM nxF0.02O7.98.通过FT IR和XRD对样品进行表征,并研究了样品的充放电性能.实验结果表明:除L i1.2V2.50M n0.50F0.02O7.98样品外,所合成的其余4个样品均为层状锂锰钒氧化物.掺锰量最少的样品L i1.2V2.98M n0.02F0.02O7.98,在4.0~2.0 V区间放电时,其初始放电容量可达233.4 mA h/g,但循环性能不佳.随着掺锰量的增加,样品的循环性能有了显著改善,初始放电容量降低.掺锰量较大的样品L i1.2V2.80M n0.20F0.02O7.98的初始放电容量较低(164.8 mA h/g),但其循环性能在所有样品中是最好的,说明掺杂适量的锰可以使层状锂钒氧化物的结构更稳定,从而提高样品的循环性能.     

正极材料LiFePO4的电化学性能的改进

采用固相反应法合成了LiFePO4正极材料，在20mA／g的电流密度下进行恒电流充放电，比容量可以达到135mAh/g，为了改进LiFePO4的性能，提高其高倍率性能，尝试了两种途径并合成出Li(Fe0．8Mn0．2)PO4和LiFePO4/C。低倍率充放电实验得出的两个样品的比容量分别可达到145mAh／g和144mAh／g，而且表现出了良好的循环性能和平坦的电压平台，以上两种方法制备出的材料均具有较好的高倍率性能。     

动力锂离子电池电路建模与仿真

以锂离子电池为研究对象,分析了多种电池等效电路模型的优缺点,最终选取分数阶等效电路模型进行研究,但由于模型中涉及分数阶电路,不便于计算处理,从而提出对其进行降阶处理的方法,采用改进分数阶的电路模型来确定动力锂离子电池的传递函数,并且求解出这个分数阶电路模型的阶跃电流响应解析解.最后,对由R1∥CPE1,R2∥CPE2和Zw∞分数阶电路构成的电路模型进行降阶处理.时域仿真表明,在0. 1～10. 0s时间范围内,降阶模型近似解和分数阶模型的解析解非常逼近,电路一阶降阶模型相对误差低于10. 0%,而其中的二阶降阶模型相对误差更是低于2. 0%.给出的分数阶电路降阶模型不仅可以降低运算的复杂性,同时在精度上能满足工程应用控制的要求.     

锂离子电池用正极材料LiFe0.7Mn0.3PO4/C 的合成与表征

采用固相反应法在650℃合成了LiFe0.7Mn0.3PO4/C。采用X-射线衍射\扫描电镜和电化学测试对材料的结构、表面形貌和电化学性能进行了表征.结果表明,LiFe0.7Mn0.3PO4具有单一的橄榄石结构。碳的加入有效地改变了LiFe0.7Mn0.3PO4的表面形貌。LiFe0.7Mn0.3PO4/C的平均粒度在100-200nm,碳均匀地分布在LiFe0.7Mn0.3PO4的表面。与LiFe0.7Mn0.3PO4相比,LiFe0.7Mn0.3PO4/C具有更高的可逆容量和更好的循环性能以及优秀的倍率性能:0.1C时LiFe0.7Mn0.3PO4/C的可逆容量达到141mAh.g-1,60次循环后平均每周的容量损失只有0.19%,而LiFe0.7Mn0.3PO4平均每周的容量损失只有0.53%,表明碳的加入有效地改善了LiFe0.7Mn0.3PO4的电化学性能。     

锂离子电池用正极材料LiFe0．7Mn0．3PO4／C的合成与表征

采用固相反应法在650℃合成了LiF0.7Mn0.3PO4／C。采用X-射线衍射＼扫描电镜和电化学测试对材料的结构、表面形貌和电化学性能进行了表征．结果表明，LiFe0.7Mn0.3PO4具有单一的橄榄石结构。碳的加入有效地改变了LiFe0.7Mn0.3PO4的表面形貌。LiFe0.7Mn0.3PO4／C的平均粒度在100-200nm，碳均匀地分布在LiFe0.7Mn0．3PO4的表面。与LiFe0.7Mn0.3PO4相比，LiFe0.7Mn0.3PO4／C具有更高的可逆容量和更好的循环性能以及优秀的倍率性能：0．1C时LiFe0.7Mn0.3PO4／C的可逆容量达到141mAh·g^-1，60次循环后平均每周的容量损失只有0．19％，而LiFe0.7Mn0.3PO4平均每周的容量损失只有0．53％，表明碳的加入有效地改善了LiFe0.7Mn0.3PO4的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiW_xV_3O_8的合成与性质研究

以LiOH.H2O,V2O5,WO3以及柠檬酸为原料采用流变相法合成了锂钒氧化合物LiWxV3O8(x=0,0.01,0.03,0.05).利用XRD对目标产物的结构进行表征,结果表明:掺杂前后LiWxV3O8均为单斜结构,但掺杂后晶胞参数a和c值与纯相LiV3O8相比略有增加,有利于锂离子在晶体结构中的迁移.同时,对该材料的电化学性质进行测试,结果发现:掺杂后样品的循环性能相对纯相LiV3O8均有所提高,尤其是LiW0.01V3O8电化学性能最为优异,首次放电比容量达238 mAh/g,经过40次循环后容量为185 mAh/g.交流阻抗谱也表明了LiW0.01V3O8具有较小的电荷传输阻抗.对LiW0.01V3O8具有较好电化学性能的原因进行了初步讨论.     

离子吸附质谱中锂离子源的研制

研制并测试了一种用在离子吸附质谱中的锂离子源.这个离子源是通过在一个高真空管中,将Li2O·Al2O,·SiO2熔结在金属铼丝带上制备而成.考虑到离子源使用的耐久性及锂离子发射量,实验确定了最佳的铼丝温度为1 300℃.通过使用飞行时间质谱,大量的锂离子被检测到,表明研制的锂离子源能够用在质谱分析中.