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文本内容:
1.合成样品中碳含量测定称取样品
0.5g(准确至
0.0001g)于100ml烧杯中,加入50ml浓度为1mol/L的HCl使Li2FeSiO4完全溶解,用已干燥恒重的玻砂漏斗抽滤、洗涤、干燥、称量、计算样品中碳含量且用于计算Li2FeSiO4活性物质的充放电比容量
2.循环伏安电极连接正极(绿色)接研究电极、金属锂接辅助电极(红)和参比电极(白)
3.锂离子电池工作原理充电时,正极处于贫锂态放电时,正极处于富锂态
4.判断可逆性阳极峰和阴极峰尖锐,且电位差小于另外两者,说明材料的极化更小,具有更好的Li+脱嵌可逆性5.锂电为什么正极要用铝片负极用铜片?采用两者做集流体都是因为两者导电性好质地比较软,价格也相对常见比较便宜,同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜正极电位高,铝箔氧化层非常致密,可防止集流体氧化而铜箔氧化层较疏松些,为防止其氧化,电位比较低较好,同时Li难与Cu在低电位下形成嵌锂合金,但是若铜表面大量氧化,在稍高电位下Li会与氧化铜发生嵌锂发应AL箔不能用作负极低电位下会发生LiAl合金化
6.CR2032锂二氧化锰电池其命名是按IEC的标准命名其中C-以锂金属为负极,以二氧化锰为正极的化学电池体系,R-表示电池的形状为圆柱形,如果是方形则F替代;20表示电池的直径是20mm32代表电池的高度为
3.2mmBF2016:氟化碳聚合物电池,F代表方形
7.隔膜PTFE中文名称为聚四氟乙烯英文名PolytetrafluoroethylenePVDF聚偏氟乙烯CF2-CH2n,N-甲基吡咯烷酮NMP聚乙烯英文名称polyethylene,简称PE聚丙烯,英文名称:Polypropylene简称PP虽然本身是绝缘材料,不能传导电子,但其空隙可允许锂离子通过使用时裁剪成圆形,直径与扣式电池正极壳的内部直径相等,这样可以避免锂离子从其边缘直接漏过8.负极材料除非研究负极材料,模拟电池中都是采用金属锂片作为负极,实际使用可以满足测试要求,在科技论文中很常见缺点是价格较贵,且不易买到在CR2032中便采用直径
15.8mm的锂片作为负极9.集电体1mm厚的圆形铝片支撑片弹簧片或者泡沫镍
10.mAh具体物理意义为以1mA的电流持续稳定一小时,电路中流过的电量毫安时是电量的单位之一,相当于
3.6库伦电池在放电电流越小,电池放电过程中的极化现象越微弱,越容易达到理论容量值因此,测试电池的容量性能时,应该将电流适当的调小11.乙炔黑acetyleneblack
12.硅酸铁盐在诸多聚阴离子中硅酸盐因具有自然丰富和环境友好的特性而特别具有吸引力硅酸盐与磷酸盐具有相似的化学稳定性能这时人们把目光瞄向了Li-Fe-Si-O系统由于Si比P具有更低的电负性使得Fe2+/Fe3+电对降低因而硅酸盐相对于磷酸盐具有较低的电子能带
13.TarteandCahaywhereLi2FeSiO4wasproposedtobeisostructuralwithLi3PO
4.14.理论比容量的计算1mol正极材料Li离子完全脱嵌时转移的电量为96500C(96500C/mol是法拉第常数)由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量1mA·h=1×(10-3)安培×3600秒=
3.6C以磷酸锂铁电池LiFePO4为例LiFePO4的分子量是
157.756g/mol所以他的理论电容量是96500/
157.756/
3.6=170mAh/g同理,Li2FeSiO4的理论容量是166mAh/gC=nF/
3.6Mr其中C为理论比容量n为嵌入锂的摩尔数F为法拉第常数Mr为物质的分子量Li2FeSiO4相对于锂的电极电势是
2.77V,理论比能量密度是440Wh/Kg.
15.软化学法采用软化学法制备的纳米级LiFePO4比表面比较大且颗粒分布相对均匀所组成的材料有着较好的结构稳定性有利于Li+的“脱嵌/嵌入”具有高的比容量但是活性物质的颗粒度过细时如纳米级则粉体表面积大难以在有机溶剂中分散;涂敷电极时很难使活性物质均匀分布也会影响电池性能另外粉体过细也容易引起表面缺陷增加电极的极化16.油电混合动力车hybridvehicles是指电油混合车原理是刚起动时用汽油,等有了一定的速度时不用太大力了,就转为用电用汽油时会向电瓶充电plug-inhybridvehicles是有一个外加的大电瓶,晚上充电,充满后白天可开60哩,足够上下班万一那天开多了,电用完了,汽油就会接上来,继续让你开
17.提高电子电导率包覆碳和掺杂金属离子提高离子(Li+)扩散速率控制晶粒的大小18.LiCoO2:工作电压高(
3.6V),放电平稳,适合大电流放电,比能量高,循环性好,制备工艺简单等优点理论放电容量为274mAh/g实际容量约为140mAh/g.
19.similardesignstrategiesusedforLiFePO4havebeenappliedtoexplorematerialsoftheorthosilicatefamilyLi2MSiO4M=MnFeCowhichhavebenndistinguishedbythepossibleM4+/M2+two-electronreactionbyremovalofalllithiumatomswithalargetheoreticalcapacityofca.330mAh/g.
20.硅溶胶在即将变成凝胶之前加入10mL95%乙醇溶液则在相同的加热搅拌时间下所得硅溶胶不仅不会凝胶还可以在室温下储存5天而且加入的乙醇愈多储存的时间愈长这说明乙醇虽然不参与化学反应但是由于乙醇起了稀释作用使得反应速率明显降低凝胶的时间也随之延长另一方面极性乙醇分子的存在起到了隔离作用乙醇分子靠顶氧生成氢键来阻碍顶氧形成硅-氧联结从而在一定程度上抑制了聚合作用21PEG聚乙二醇PEG在制备M过程中所起的作用不仅仅是充当碳源作为一种高分子表面活性剂PEG能有效地降低微粒的表面张力改善制品的团聚性从而获得粒径小而均匀的M.2223固溶体当一种组元A加到另一种组元B中形成的固体其结构仍保留为组元B的结构时,这种固体称为固溶体.B组元称为溶剂,A组元称为溶质分类置换固溶体和间隙固溶体有序固溶体和无序固溶体24硅酸盐系列化合物Li2MSiO4M=Mn,Fe,Co,Ni中的Si—O键与P—O键具有相似的稳定性,理论上能够可逆地脱嵌2个锂,使其理论比容量达到300mA·h/g以上.其中Li2MnSiO4的理论比容量大约为330mA·h/g,但其在第一次充放电之后,结构会发生很大变化,影响了锂离子的可逆脱嵌,阻碍了它在锂离子电池上的应用25Li2FeSiO4/C复合材料的制备:将摩尔比为1∶1∶2的SiO
2、乙二醇和柠檬酸加入到100mL水中柠檬酸既用作配位剂又用作碳源,超声分散2h后,加入LiNO3和FeNO33·9H2O,使溶液中Li,Fe和SiO2的摩尔比为2∶1∶1.将溶液在磁力搅拌器上搅拌1h后,静置,形成溶胶后,放入80℃烘箱中干燥24h.将得到的干凝胶充分研磨后,在N2气气氛的温控管式炉中以10℃/min升温,于700℃下烧结2h,得到Li2FeSiO4/C复合材料.购买纳米二氧化硅(SiO2,cabosilM5),乙二醇(分析纯)26电导率的测试纯Li2FeSiO4的室温电导率2×10-12S/cm电导率测试:将制得的材料在30MPa压力下压片,在室温下通过双电测四探针测试仪测出材料的电阻,然后取其倒数即得到材料的电导率.27Li2FeSiO4/C的放电平台比掺锰样品稍低,大约为
2.7V,这可能是由于锰还原电对电压较高,在一定程度上提高了Li2FeSiO4/C的电压,改善了Li2FeSiO4/C的电化学性能.28样品容量衰减的可能原因样品Li2Fe1-xMnxSiO4/Cx=0,1/4,1/3,1/2的容量衰减原因可能为:1由于粒子发生团聚导致颗粒长大,不利于锂离子的扩散;2由于锰的存在,Mn3+的Jahn-Teller效应增强,材料晶体结构发生变化,致使循环性能变差,可逆容量损失增大[15].而x=0与x=1/4的样品比x=1/3和x=1/2的样品具有更好的电化学性能,表明碳的含量在一定程度上也影响着材料的电化学性能.29对比性研究溶剂水无水乙醇水+乙醇体系做XRD后,怎么进行晶格常数的计算?30碳包覆碳包覆能够有效地改善电极材料的电子导电性,体相掺杂能够改善电极材料的导电性和提高其充放电容量碳的包覆有利于减少样品颗粒的尺寸,从而减小Li+离子在固相中扩散的距离,并增大硅酸铁锂颗粒与电解液之间的接触随着掺碳量增加,蔗糖及其分解产物起到了还原剂的作用,抑制二价铁氧化成三价铁,从而有利于硅酸铁锂生成随着掺碳量继续增加,过多的蔗糖阻碍了前驱体的高温反应和硅酸铁锂晶体的形成31体相掺杂Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,Ni掺杂必然会增加Li2FeSiO4晶格中的空隙,为电子及离子的运动提供更好的通道,从而使电导率提高张宝等人认为,由于Ni-O键强于Fe-O键,Fe位掺取代后能够减小Li-O之间的结合力,提高离子的运动性和扩散系数32交流阻抗测试采用CHI66A型电化学工作站上海辰华仪器公司对组装的电池进行测试,扫描频率范围
0.001Hz-100kHz在进行交流阻抗测试前,测试电池的开路电位,当电池的开路电位在30min内的变化不超过
0.1mV,认为电极基本达到平衡,即可进行交流阻抗测试33交流阻抗图分析而高频区圆弧一般归属于Li+离子在SEI膜的迁移过程低频区的斜线是锂离子在固相正极材料中的扩散引起的碳包覆样品在高频区的半圆明显小于未掺碳样品在高频区的半圆而碳包覆样品在低频区的直线斜率也略大于未掺碳样品这说明碳包覆后样品材料的电导率增加,发生在电极表面的电荷传输引起的电化学阻抗明显减小这可能是由于碳包覆使得材料小,锂离子脱嵌反应中心增多,加速了锂的脱嵌,电极反应速率增大,有利于电化学反应的进行,从而使电荷转移变得容易,阻抗减小高频区截距代表电解液的电阻,中高频区半圆的直径大小代表电荷转移电阻,发生在SEI膜上低频区代表锂离子扩散电阻34合成技巧用TEOS作硅源,选择乙醇作分散剂,先将各反应物分散在乙醇中,在常温下反应3个小时,再在50℃下搅拌使乙醇挥发电压范围多在
1.5-
4.8VC/16充放电倍率35在低倍率时,电荷转移电阻可以忽略,在高倍率时,电荷转移电阻发挥了重要作用,因此造成了电化学性能衰减
36.2:1:1:33是柠檬酸RietveldrefinementswerecarriedoutbyusingtheFullProfprogram.37XRD纳米硅酸铁锂的制备哈尔滨师范大学指出硅酸铁锂的晶型是P21包覆碳后的样品的XRD图中峰的强度小于没包覆碳的样品,这说明了前者的晶粒小,因为碳阻止了晶粒的生长包覆碳能在各颗粒间提供导电连接,有利于电子的转移小颗粒能缩短锂离子的固相扩散路径充放电平台的电压差和电池的极化有关差值越小,极化越小38电导率硅酸铁锂5X10-16S/cm38气体吸附法测定比表面积原理是依据气体在固体表面的吸附特性,在一定的压力下,被测样品颗粒表面再超低温下对气体分子具有可逆物理吸附作用,并对应一定压力存在确定的平衡吸附量通过测定该平衡吸附量,利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积连续动态氮吸附是以氮气为吸附气,以氢气为载气,两种气体按一定比例混合,使氮气达到指定的相对压力,流经样品颗粒表面当样品管置于液氮环境下时,粉体材料对混合气中的氮气发生物理吸附,而载气不会被吸附,造成混合气体成分比例变化,从而导致热导系数变化,这时就能从热导检测器中检测到信号电压,即出现吸附峰吸附饱和后让样品重新回到室温,被吸附的氮气就会脱附出来,形成与吸附峰相反的脱附峰吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气量的多少,可通过气体来标定峰面积所代表的氮气量39试述差热分析中的放热峰和吸热峰产生的原因有哪些差热分析中的放热峰和吸热峰产生的原因有几个方面
1、物理因素;
2、化学因素;
3、差热分析仪本身的因素;
4、试样、参比物和稀释剂有关的因素;
5、实验条件的影响因素.前三者是主要因素,也是人们重点研究和加以解析应用的范畴在升温条件下,物质(试样)发生物理变化、化学变化的热效应(吸热/放热)情况
一、引起吸热峰的物理过程熔融;晶型转变;液晶转变;固化点准备;蒸发汽化;升华;吸收、吸水;解吸附
二、引起放热峰的物理过程结晶;晶型转变;吸附;凝聚、凝固
三、引起吸热峰的化学过程在气氛中还原;氧化还原反应;固态反应;脱水;脱溶剂化;液固异相反应
四、引起放热峰的化学过程热分解;在气氛中氧化;氧化还原反应;固态反应;化学吸附;聚合;树脂预固化;燃烧;爆炸反应液固异相反应;催化反应
五、差热分析仪本身的因素,如炉子大小、几何位置配置、样品物和参比物支持器的材质、几何位置配置是否对称、匹配,热电偶导线的粗细、节点的大小等因素,可以影响基线的形状、高低,进而影响放热峰、吸热峰的判断、起始温度、终了温度、峰面积等
六、实验条件的影响与样品、参比物、稀释剂的性质、用量、颗粒度、装填堆积状态等有关的因素也能够影响实验曲线实验过程中的实验条件,如设定升温速率、炉内气氛等也会影响基线、实验曲线,进而涉及到放热峰和吸热峰
40.热重曲线分析上图是F4前躯体的TG-DSC曲线,可以看出热分解大致分为3个阶段
(1)室温~150℃,前躯体开始缓慢损失质量,质量损失21%此阶段主要是物料的吸附水的脱除过程脱水的过程为吸热过程
(2)150~400℃,质量损失44%,此阶段质量损失明显,表明物料的分解反应已经开始由差热曲线可以看出,230℃左右有个放热峰,对应这柠檬酸、醋酸盐的燃烧分解(柠檬酸在170℃左右开始分解,醋酸盐在200℃左右分解)260℃出现了一个小的吸热峰,可能是未分解的柠檬酸和铁源失去结晶水,三价铁开始还原300℃出现了另一个放热峰,可能是硝酸盐的分解
(3)400~700℃,质量损失13%,可能是有机酯类的燃烧分解700℃以后,质量几乎不再减少,表明相关的化合物已分解完毕,至此前躯体的总质量损失约78℃本文确定热处理温度为700℃41。