Nanostructured LiMn2O4 and their composites as high-performance cathodes for lithium-ion batteries

Improvement of the energy density and power density of the lithium-ion batteries is urgently required with the rapid development of electric vehicles and portable electronic devices. The spinel LiMn2O4 is one of the most promising cathode materials due to its low cost, nontoxicity, and improved safety compared with commercial LiCoO2. Developing nanostructured electrode materials represents one of the most attractive strategies to dramatically enhance battery performance, such as capacity, rate capability and cycling life. Currently, extensive efforts have been devoted to developing nanostructured LiMn2O4 and LiMn2O4/carbon nanocomposites to further improve the rate capability of lithium-ion batteries for high-power applications. In this paper, recent progress in developing nanostructured LiMn2O4 and LiMn2O4/carbon nanocomposites is reviewed, and the benefits to the electrochemical performance of LiMn2O4-based cathodes by using these electrode materials are also discussed.     

温度和气氛对锰稳定氧化锆立方相稳定性的影响

研究了采用传统的固相反应法制备具有单一立方相结构的锰稳定氧化锆陶瓷,并对影响锰稳定立方氧化锆稳定性的温度和气氛进行了分析.结果表明:当锰的掺杂量(原子分数)为20%时,氧化锆为单一立方相结构.对于具有立方相结构的氧化锆固溶体的相稳定研究发现,在1 000℃以上的高氧分压条件下,立方相易发生向单斜相相变;在1 000℃低氧分压的条件下,立方相结构相对稳定;在温度低于800℃条件下,无论氧分压的高低,立方相均能稳定存在,只是在高分压氧下伴随立方相晶格常数的减小及Mn元素价态的变化.     

重组锰超氧化物歧化酶工程菌摇瓶发酵条件的优化

通过单因素试验对重组锰超氧化物歧化酶(Recombinant Manganese Superoxide Dismutase,rMn-SOD)工程菌的摇瓶发酵的培养基(碳源、氮源、无机盐)和培养条件(接种量、乳糖浓度、时间、温度、摇床转速、pH值等)进行了初步优化.结果表明,工程菌发酵的优化培养基组分(质量分数)为:1.5%蛋白胨、1.5%酵母提取物、1.0%NaCl、0.4%KH2PO4、0.8%K2HPO4、1.5%(体积分数)甘油、0.2%NH4Cl和5 mmol/L MnCl2.乳糖诱导表达的优化条件为:以5%接种量培养5 h后,加入质量分数为0.25%的乳糖进行诱导表达6 h.当发酵温度为37℃、摇床转速为180 r/min、培养基的初始pH值为7.0时,表达的rMn-SOD的酶活力高.在优化条件下,工程菌的SOD活性达1 969.9 U/mL,比活力达1 081.8 U/mg.     

尖晶石型LiMn2O4的溶胶凝胶法制备

采用溶胶 凝胶法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4·研究了干凝胶制备锰酸锂的机理·由于干凝胶燃烧时生成的产物颗粒很细,燃烧过程中就有大量的锰酸锂生成,剩下的Mn3O4和Li2O2在300℃左右已完全转化为锰酸锂,大大降低了合成温度·通过对700℃合成的锰酸锂XRD分析表明,样品的衍射峰峰形尖锐,晶型发育良好·考察了pH值对合成样品粒度及电化学性能的影响,SEM分析表明,随pH值增加,所得溶胶制备的锰酸锂电化学容量增加,当pH=6 0时合成样品颗粒分布均匀,达到亚微米级·以0 1C的电流、电压范围3 30～4 35V充放电测试表明,该条件下合成的样品初始放电容量为121.0mAh·g-1,显...     

锰粉尘云最低着火温度的实验研究

利用G-G恒温炉分别测试了分散压力、质量浓度及惰性粉体对锰粉尘云最低着火温度的影响。结果表明:最低着火温度随分散压力的增大先降低后升高,得到分散压力为0.05 MPa时最有利于锰粉尘云的燃烧,对应的最低着火温度为496℃。最低着火温度随质量浓度的增加呈现先降低后升高趋势,测得最敏感浓度为2.272 g/L,对应的最低着火温度值最小为466℃。采用新的方法,通过改变惰性粉体的粒度来研究对最小点火能影响可以发现:最低着火温度随二氧化硅粒度的减小而升高;粒度一定质量浓度越大对锰粉尘云的燃烧抑制效果越明显。     

锰的氧化实验及动力学分析

锰的氧化主要是Ｍｎ２＋向高价态（Ｍｎ３＋,Ｍｎ４＋）的转变,这种转变可以通过多种方式实现,是一个复杂的反应过程．氧化实验与动力学分析结果表明,溶解的Ｍｎ２＋很容易被氧化,而固态的碳酸锰相对Ｍｎ２＋氧化进行得较慢;碳酸锰矿石与纯碳酸锰相比,氧化反应进行得较彻底,所得产物都是稳定的高价化合物;锰的氧化速率不仅受反应物浓度的影响,而且还受环境因素的影响;碱性条件以及非锰金属离子有利于锰的氧化．     

海藻酸钠/醋酸纤维素渗透蒸发共混膜的研究

本研究以海藻酸钠（ＳＡ）和醋酸纤维素（ＣＡ）为膜材料,研究了ＳＡＣＡ渗透蒸发共混膜的制膜条件,分析了该膜的渗透蒸发性能及影响因素．结果表明,ＳＡＣＡ共混膜对乙醇—水混合液具有良好的分离性能．     

海藻酸微球的制备及结构与性能间相互关系

采用高压静电液滴法制备海藻酸钙微球(AGS)。首先通过改进高压装置中电场环境,形成均匀电场,制备单分散AGS;在此基础上,以牛血清白蛋白、血红蛋白为药物模型,系统地研究载药微球的表面形貌、内部结构、溶胀比以及载药释药性能。实验结果表明:在电场中加入直径为17cm的圆形铁环,可有效减少子液滴的形成,制得粒径为(219±6)μm的单分散AGS;另外,海藻酸钠包载不同的药物将形成不同的AGS内部结构,进而影响AGS强度及载药释药性能。释放液中牛血清白蛋白的聚丙烯酰胺凝胶电泳显示,该制备方法并未对被包埋蛋白的相对分子质量产生影响,为AGS在蛋白类药物缓控释载体领域中的应用奠定了基础。     

Cr和Mn元素强化的α钛合金的制备及其组织性能

在前人已经优化评估的Ti-Al-Cr-Mn四元热力学数据库的基础上,设计了一种新型α钛合金Ti-6Al-3Cr-1Mn,并利用分瓣式水冷铜坩埚成功制得了该合金。该合金在770℃下经轧机轧制成6mm厚的板材,然后于750℃保温90min进行真空退火热处理,出炉后置于空气中冷却。通过组织观察,发现无论是铸锭还是退火后的板材,室温下均为α型钛合金,与设计相符。室温力学性能试验表明,Ti-6Al-3Cr-1Mn合金的力学性能良好,平均屈服强度为894.9MPa,抗拉强度为926.7MPa,断后延伸率为15.2%。Ti-6Al-3Cr-1Mn合金与典型的α型钛合金TA15相比,室温强度相当,但塑性更好,成本更低。Ti-6Al-3Cr-1Mn合金的自腐蚀电位为-0.21V,自腐蚀电流密度为7.7×10-7 A·cm-2,耐腐蚀性能良好。     

ICP-AES同时测定土壤中的环境有效态铅和锰

建立了电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)同时测定土壤中可利用的环境有效态铅(Pb)和锰(Mn)的方法.采用王水-高氯酸体系消解土壤样品,考察了ICP-AES实验条件对检测结果的影响,以220.353、257.610nm波长分别测定Pb和Mn的含量,选择延迟时间30s,射频功率1.3kW,雾化器流量0.8L/min,泵流速1.5mL/min,轴向观测位,作为ICP-AES测定土壤样品的条件.结果表明,建立的方法简便可靠,可测定土壤中Pb和Mn的有效态含量,可用于评价土壤中Pb、Mn的污染程度.