锂源过量对固相合成Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响

以Li_2CO_3和TiO_2为原料,固相法合成了不同Li_2CO_3过量的Li_4Ti_5O_(12)(简称LTO),通过X射线衍射法(XRD)对LTO相和残余TiO_2相的定量分析计算了合成纯的LTO所需Li_2CO_3原料过量程度.Li_2CO_3过量起到两方面的作用:(1)补充高温合成LTO过程中所挥发的锂,从而减少TiO_2含量;(2)造成一些Li+进入LTO晶格取代部分Ti~(4+),使得LTO的电导率增加,过多的取代量会降低LTO的比容量.这两种作用决定了Li_2CO_3过量对LTO的充放电性能具有显著影响,综合结果表明,Li_2CO_3过量5%所制备LITO具有最佳电化学储锂性能.     

电池级碳酸锂制备过程中磷酸锂除钙的研究

以工业级Li_2CO_3为原料,氢化分解法提纯制备电池级Li_2CO_3,初步探索了Li3PO4除Ca的可行性,研究了Li_3PO_4加入量、反应温度、反应时间对除Ca效果及产品产率的影响。研究表明,10 g量级Li_2CO_3原料反应得到的300 m L LiHCO_3溶液,加入1g Li_3PO_4,在50℃下反应2 h,Ca脱除率最高,所得Li_2CO_3产品中Ca含量接近电池级Li_2CO_3行业标准。     

钾修饰镁铝复合金属氧化物脱除二氧化碳实验研究

镁铝复合金属氧化物作为中温(250~450℃)条件下吸收增强水气变换反应的吸收剂具有较好潜力。文中通过碳酸钾浸渍增加吸收剂表面碱性以提高镁铝复合金属氧化物CO_2吸收能力。热重分析研究了煅烧温度、碳酸钾修饰量、反应温度等对其CO_2吸收能力的影响规律,结合吸收剂表征结果,得出中温下吸收剂最佳煅烧温度为400℃左右,最佳碳酸钾修饰含量为25%。利用钾修饰镁铝复合金属氧化物恒温多循环吸收解吸实验及傅里叶变换红外光谱实验结果,推测镁铝复合金属氧化物吸收剂CO_2吸收机理。研究发现钾修饰镁铝复合金属氧化物对CO_2的吸收是部分可逆的,仅通过改变CO_2分压即可完成吸收剂的部分再生。     

DMAC/DETA复配水溶液两相吸收剂吸收CO_2的行为研究

化学吸收法是现阶段烟气CO_2捕集较为成熟的技术路线,但吸收剂再生能耗高影响了该技术广泛工业应用。两相吸收剂具有大幅度降低再生能耗的潜力,受到国内外研究学者广泛的关注。研究N,N-二甲基乙酰胺(dimethylacetamide,DMAC)/二乙烯三胺(diethylenetriamine,DETA)两相吸收剂吸收CO_2的行为,测量分析组分分布、吸收和解吸热效应、循环负荷等性能,为DMAC/DETA相变型吸收剂捕集CO_2的应用提供关键的基础数据。DMAC/DETA吸收CO_2后,发生液液分相,CO_2在下层富集。在CO_2总负载1.3915mol/mol下,富相占比约45%,组成为35%DETA+6%DMAC水溶液。在120℃解吸条件下,与20%MEA相比,DMAC/DETA单位CO_2解吸焓变降低63.3%;与整体解吸相比,富相解吸的单位CO_2解吸焓变降低21.4%。DMAC/DETA吸收剂循环稳定性较好,110℃下解吸率维持在约67.5%。     

基于有机胺构效关系优选燃煤烟气CO_(2)吸收剂EI北大核心CSCD

化学吸收法是现阶段燃烧后CO_(2)捕集唯一可大规模应用的技术路线,由于缺乏高性能的有机胺吸收剂,该技术的工业推广受到极大限制。基于构效关系,优选出结构上含有1个仲氨基(NH)、1个羟基(OH)、碳链长3~6的直链有机胺,具有低反应热、高解吸速率、低挥发、高吸收速率、高吸收容量和低粘度等较优性能。结合CO_(2)鼓泡吸收、热解吸、粘度测量等实验以及再生能耗评估,优选出N-乙基乙醇胺(ethylaminoethanol, EMEA)/N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,NMP)是较有潜力的CO_(2)吸收剂。与30%MEA相比,EMEA/NMP的吸收速率提高30%,解吸速率提高60%,再生能耗降低42%。可知,EMEA/NMP是较有潜力的低能耗少水胺吸收剂,可应用于燃煤电厂等烟气CO_(2)捕集。     

Li3PS4玻璃陶瓷电解质的制备及其电化学性能

采用高能球磨配合热处理的方法成功制备了Li_3PS_4玻璃陶瓷硫化物固态电解质。通过对Li_3PS_4玻璃前驱体进行热分析,确定了获得b-Li_3PS_4的热处理温度为243℃,Li_3PS_4玻璃陶瓷室温离子电导率达7×10~(-4)S/cm。循环伏安以及对金属锂的溶出-沉积循环测试均表明,制备的Li_3PS_4玻璃陶瓷电化学稳定窗口宽,且与金属锂具有良好的相容性。Li CoO_2/Li_3PS_4/Li固态电池的循环性能表明Li_3PS_4玻璃陶瓷具有良好的应用潜力。     

Sb2O3对锂离子负极材料Li4Ti5O12电化学性能的影响

采用喷雾干燥法制备尖晶石Li_4Ti_5O_(12)。将所得Li_4Ti_5O_(12)与纳米Sb_2O_3混合后高能球磨得到Sb_2O_3掺杂的Li_4Ti_5O_(12)。经X射线衍射(XRD)测试,结果表明Sb_2O_3未进入Li_4Ti_5O_(12)尖晶石结构。经扫描电子显微镜(SEM)测试,结果表明高能球磨法使颗粒更小、更分散。采用充放电测试、循环伏安法和交流阻抗测试研究了Sb_2O_3对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响。研究结果表明,Sb_2O_3的掺杂能提高Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能。在15 C的高电流密度下,循环10次后其放电比容量仍保持在113.7 mAh/g,远高于未掺杂的Li_4Ti_5O_(12)电极放电比容量(62.7 mAh/g)。交流阻抗测试结果表明,Sb_2O_3/Li_4Ti_5O_(12)电极的电化学性能改善的主要原因是其R_(CT)值较小。     

基于高浓度MEA的CO_2化学吸收工艺优化

工艺改进优化是降低CO_2化学吸收工艺再生能耗的有效方法。对基于高浓度乙醇胺(ethanolamine,MEA)吸收剂的CO_2化学吸收捕集工艺进行了改进,通过大型通用流程模拟软件Aspen Plus,结合汽液平衡、热容等热力学实验数据,建立了高浓度MEA化学吸收热力学模型,并与中试平台的实验结果进行对比验证,结果表明,模型能够准确地预测CO_2吸收和再生过程。对贫液负荷、再生塔压力、贫富液换热器端差、捕集率等重要工艺参数进行了优化,并对耦合的新工艺进行了研究,包括级间冷却工艺、富液分级流工艺和蒸汽机械再压缩技术(mechanicalvapor recompression,MVR)工艺。研究表明,40%MEA在降低能耗方面的潜力较大,传统工艺和新型工艺参数的联合优化能够有效降低再生能耗。综合优化后,基于40%MEA吸收剂的新型工艺,贫液负荷为0.25mol CO_2/mol MEA,捕集率为90%时,再生能耗为2.61GJ/tCO_2,相比基于30%MEA吸收剂的传统工艺(4.0GJ/tCO_2)降低34.75%。     

溶胶凝胶法制备Li2FeSiO4正极材料的研究

Li_2FeSiO_4正极材料具有理论容量高、对环境友好的优点。但是其制备过程中极易产生杂质相,严重影响了电化学性能。对溶胶凝胶法制备的Li_2FeSiO_4利用X射线衍射(XRD)、Rietveld全谱拟合、扫描电子显微镜(SEM)等方法对比分析了预烧条件和烧结温度对产物物相、晶体结构、颗粒形貌的影响。研究结果表明:在预烧2 h,最终烧结温度850℃的条件下,制备得到了高纯Li_2FeSiO_4,其晶体结构属于P 2_1/n空间群,在室温0.05 C条件下初始放电比容量为145.77 mAh/g。     

B掺杂对Li_2MnSiO_4电化学性能的影响

采用柠檬酸-溶胶凝胶法成功合成出Li_(2+x)MnB_xSi_(1-x)O_4锂离子电池正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征;用交流阻抗和恒流充放电等测试方法对其电化学性能进行测试。研究结果表明,B元素成功地进入到Li_2MnSiO_4材料晶格里,且B掺杂后的Li_2MnSiO_4材料晶胞体积增大。颗粒大小分布比较均匀,粒径大小在50~100 nm。研究发现,当B的掺杂量为6%(摩尔百分数)时,材料在0.1 C下的首次放电比容量能够达到164.2 mAh/g,并表现出良好的循环性能,而同等条件下纯相Li_2MnSiO_4材料的放电比容量只有119.2 mAh/g。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

锂离子电池具有高的功率密度和能量密度,是最有前景的电动汽车和便携式电器设备的电源之一。而提高锂离子电池电极材料的安全性和电化学性能是目前所面临的挑战之一。Li_4Ti_5O_(12)负极材料具有较高的锂离子扩散系数和安全性,可在大电流下快速充放电,被认为是有可能取代石墨的新型锂离子电池负极材料。但是,Li_4Ti_5O_(12)材料电子电导率低,导电性能差,限制了其在实际生产中的应用。介绍了目前在Li_4Ti_5O_(12)材料改性过程中所采用的方法,包括合成方法、掺杂、表面修饰,以及Li_4Ti_5O_(12)材料的应用和理论计算,分析了Li_4Ti_5O_(12)的研究方向和发展趋势。     

热电池用LiMn_2O_4正极材料的制备及性能研究

通过高温固相法合成LiMn_2O_4正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征。将正极材料、Li Si合金粉和Li_2SO_4-Li_2CO_3-Li_3PO_4-Li F四元电解质运用粉末压片工艺制备单体电池,研究正极掺杂电解质对放电性能的影响。实验结果表明掺杂电解质为20%(质量分数)的正极材料具有优良的放电性能。其单体电池以30 m A/cm2恒流放电,放电起始电压为2.802 V,截止电压为2 V时,放电时间达到42.48min,比容量188.7 m Ah/g。     

c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘性能

为寻找温室效应指数(GWP)低的SF_6替代气体,研究了c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘性能,在球板电极下进行了不同间隙距离、不同气压、不同气体体积分数的c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体工频击穿实验。同时进行了SF_6、c-C_4F_8、N_2和CO_2的对比实验,并对击穿之后的分解产物进行了检测。实验结果表明:c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的击穿电压值都随着间隙距离、气压和c-C_4F_8体积分数的增加而增加;c-C_4F_8气体与N_2、CO_2之间均存在协同效应;稍不均匀场中0.1MPa气压下的c-C_4F_8体积分数为30%的c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘性能分别约为SF_6的75%和79%;5%~30%体积分数的c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2的协同效应系数分别在0.20~0.79之间和0.15~0.65之间。从绝缘性能、液化温度和环境保护等方面来看,c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体有可能作为SF_6的替代气体,应用在电力设备中。     

应用碱性吸收剂喷射技术脱除烟气中SO_3的中试试验研究

碱性吸收剂喷射技术是一种精准脱除烟气中SO_3的高效方法。通过研究该技术的特点、反应机理、 SO_3的迁移规律,建设了一台采用真实烟气作为气源的碱性吸收剂喷射脱除烟气SO_3的中试平台,并在此平台进行了中试试验研究。研究结果表明:碱性吸收剂脱除SO_3的效率与n(Na_2CO_3):n(SO_3)、烟气温度、停留时间等因素相关;在中试试验工况下,烟温320℃,n(Na_2CO_3):n(SO_3)为1:4, Na_2CO_3溶液的浓度为52.6 mg/m~3,烟尘浓度为标况下4 680 mg/m~3,可保证SO_3脱除效率在85%以上;碱基吸收剂对脱硝催化剂的影响很小,可以忽略。以上结果可为国内燃煤电厂开展碱性吸收剂脱除烟气SO_3技术研究应用提供参考。     

Li_4Ti_5O_(12)材料的制备及碳改性研究

以LiOH为锂源,C_(16)H_(36)O_4Ti为钛源,采用液相法制备Li_4Ti_5O_(12)样品,并考察了烧结温度及热处理时间对材料的影响。为提高Li_4Ti_5O_(12)的导电性,实验选取PVA为碳源以制备Li_4Ti_5O_(12)/C材料。结果表明,Li_4Ti_5O_(12)经5%及10%质量分数的PVA热解处理后,所得Li_4Ti_5O_(12)/C的常温循环稳定性、倍率性能得到显著改善。5C倍率下60次充放电循环后,5%、10%质量分数Li_4Ti_5O_(12)/C材料分别可保持123mAh/g、125mAh/g的放电容量。     

嵌Ag的LiFePO_4/C的制备及性能

以Li_2CO_3为锂源,用水热法制得了类菱形、嵌Ag的LiFePO_4/C.用XRD、SEM、恒流充放电测试、循环伏安和交流阻抗法,对样品进行了研究.样品的结晶完整、粒径均匀;以1 C循环600次,容量没有衰减,第600次循环的放电比容量为130.2 mAh/g;以15 C循环800次,容量保持率为96.4%.     

纳米中空球状高电位LiNi0.5Mn1.5O4的制备及其电化学性能

以NiCl_2·6 H_2O和MnCl_2·4 H_2O为原料,采用溶剂热法可制备出Ni_(0.5)Mn_(1.5)(CO_3)_2前驱体,将前驱体进行空烧和锂化可成功制备出具有高电位的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。分别从磁力搅拌混合的搅拌速率与时间,以及空烧、锂化工艺的影响因素出发,探讨了不同条件下合成前驱体Ni_(0.5) Mn_(1.5)(CO_3)_2、中间产物Ni_3Mn_7O_x及终产物LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的结构与形貌。对得到的正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行电化学性能测试,结果表明:添加非离子活性剂PVP后,慢速下磁力搅拌时间4 h,控制反应温度200℃,反应时间30 min时得到的前驱体结构均匀,并通过空气中500℃处理(1℃/min),800℃条件下在LiOH∶Li_2NO_3=1∶2 (摩尔比)中锂化5 h,以0.5℃/min降温速率得到的正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有最优的电化学性能。在0.1 C条件下放电比容量可达到150 mAh/g以上,且倍率性能和循环稳定性好。     

基于FTIR的C4F7N/CO2分解产物检测

对C_4F_7N/CO_2分解特性展开研究可为C_4F_7N/CO_2型电力设备的故障诊断提供重要技术参考。为模拟C_4F_7N/CO_2型电力设备早期局部过热故障搭建了过热实验平台,利用FTIR技术搭建了红外检测平台。为提高红外定性分析C_4F_7N/CO_2热分解产物的效率与准确率,采用傅里叶变换红外光谱仪与气相色谱—质谱仪对过热实验前后混合气体进行检测。研究发现约含300μL/L C_4F_7N的C_4F_7N/CO_2混合气体在压强为0.100 MPa,温度为500℃,加热时长为10 h的实验条件下,利用FTIR检测到的C_4F_7N/CO_2热分解产物有CO、C_3F_6。CO的红外吸收集中在2 000～2 220 cm~(-1)波段;C_3F_6在1 000～1 100 cm~(-1)、1 780～1 820 cm~(-1)波段存在单个红外吸收峰,在1 180～1 250 cm~(-1)、1 300～1 450 cm~(-1)波段存在两相邻红外吸收峰。相关研究成果可为C_4F_7N型电力设备的故障诊断提供重要参考。     

Li4Ti5O12的合成及性能研究

采用固相反应合成出锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)。考察了两种原料混合方法以及掺杂石墨对产品性能的影响。对产品进行了XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)及电化学性能测试研究。结果表明,球磨混合原料的方法制备出的Li4Ti5O12颗粒更均匀,具有更好的电化学性能;掺杂石墨后,产品的大电流充放电性能得到改善。     

溶胶凝胶法制备Li_4Ti_5O_(12)/C负极材料及电化学性能

采用溶胶凝胶法,以有机物钛酸四丁酯和醋酸锂为原料,草酸为螯合剂,PEG为碳源制备出Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料前驱体,在N_2气氛中850℃高温煅烧制备出Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料。通过XRD、SEM分析表明,850℃下煅烧10 h合成结晶性良好的亚微米级纯相尖晶石钛酸锂。电化学性能测试结果表明,Li_4Ti_5O_(12)/C在0.2C,1C,2C倍率下的首次放电比容量分别为173.3、168.7、166.3 mAh/g。与Li_4Ti_5O_(12)相比,显示出良好的倍率性。