尖晶石锰酸锂卤水提锂热力学

针对高Mg和Li质量比盐湖卤水提锂难的问题,提出利用尖晶石LiMn2O4对盐湖卤水进行选择性提锂,并在热力学计算的基础上绘制了298.15 K时Me(Li,Na,K,Mg)-Mn-H2O体系的φ—pH图,讨论尖晶石LiMn2O4脱Li+后所形成的λ-MnO2对盐湖中Na+、K+、Mg2+与Li+的选择性提取问题。结果表明:当离子浓度为1 mmol/L,体系阴极极化电位降至0.79 V(vs SHE)时,λ-MnO2中Mn4+被还原为Mn3+,同时溶液中Li+由于"记忆效应"而嵌入λ-MnO2晶格生成LiMn2O4;而极化电位需降至0.61、0.55和0.48 V时,才分别有Mg0.5Mn2O4、KMn2O4和NaMn2O4生成,说明所选材料对Li+的选择性优于对Na+、K+和Mg2+的选择性。此外,根据西台吉乃尔盐湖卤水中主要组成阳离子浓度([Li]=30 mmol/L,[Na]=5 mol/L,[K]=0.2 mol/L,[Mg]=0.5 mol/L)绘制Me(Li,Na,K,Mg)-Mn-H2O系叠加φ—pH图。热力学研究表明:只需在卤水原始pH条件下将体系的阴极极化电位调至0.70 V<φ<0.87 V,λ-MnO2即可实现对Li+与大量Na+、Mg2+、K+的有效分离;将嵌Li+后的LiMn2O4通过调节电位极化至φ>0.87 V,可实现Li+的脱附和富集。     

固相-水热法制备LiFePO4-Li3V2（PO4）3复合材料及其电化学性能（英文）

分别采用固相-水热法和球磨法制备磷酸亚铁锂-磷酸钒锂复合正极材料(LiFePO4-Li3V2(PO4)3)。电化学性能测试表明,LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合正极材料的电化学性能远远高于 LiFePO4和 Li3V2(PO4)3单独作为正极材料的性能,并且以固相-水热法制备的复合材料性能优于以球磨法制得的复合材料。研究发现 LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合材料有 4 个氧化还原峰,相当于 LiFePO4 和 Li3V2(PO4)3 氧化还原峰的叠加。采用固相-水热法制备的LiFePO4-Li3V2(PO4)3 复合材料形貌较为规则,且有新相物质产生,这是导致其电化学性能较好的原因。     

以NH4FePO4·H2O制备LiFePO4及其性能研究

用FeSO4,H3PO4,NH3·H2O为原料合成NH4FePO4·H2O前驱体,再与Li2CO3和蔗糖均匀混合,通过高温固相反应法合成了LiFePO4正极材料.用X射线衍射和扫描电镜分析对NH4FePO4·H2O和LiFePO4的结构进行了表征.研究了不同含碳量对LiFePO4晶体结构和电化学性能的影响.结果表明,NH4FePO4·H2O前驱体和LiFePO4具有结构相似性,在高温固相反应时NH4FePO4·H2O与Li2CO3发生置换反应.材料具有较好的电化学性能.     

以NH4FeP04·H2O制备LiFePO4及其性能研究

用FeSO4,H3PO4,NH3·H2O为原料合成NH4FePO4·H2O前驱体,再与Li2CO3和蔗糖均匀混合,通过高温固相反应法合成了LiFePO4正极材料.用X射线衍射和扫描电镜分析对NH4FePO4·H2O和LiFePO4的结构进行了表征.研究了不同含碳量对LiFePO4晶体结构和电化学性能的影响.结果表明,NH4FePO4·H2O前驱体和LiFePO4具有结构相似性,在高温固相反应时NH4FePO4·H2O与Li2CO3发生置换反应.材料具有较好的电化学性能.     

锂离子电池复合正极材料Li_(3-2x)Mg_xV_2(PO_4)_3/C的合成及其电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法制备Li3-2xMgxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.03、0.05)复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等测试手段对合成材料进行表征。XRD结果表明:在Li3V2(PO4)3的锂位掺杂少量Mg2+,并没有明显改变Li3V2(PO4)3晶体的单斜结构,但镁掺杂Li3V2(PO4)3的晶胞体积大于未掺杂Li3V2(PO4)3的晶胞体积。所有镁掺杂复合材料Li3-2xMgxV2(PO4)3/C(x=0.01、0.03、0.05)的电化学性能均优于Li3V2(PO4)3/C复合材料,其中,Li2.94Mg0.03V2(PO4)3/C在上述所有材料中具有最高的容量和最好的循环性能。对Li3V2(PO4)3/C和Li2.94Mg0.03V2(PO4)3/C的锂离子扩散系数及电化学性能进行对比分析,结果表明:Li+在镁掺杂Li3V2(PO4)3材料中的快速扩散是由Mg2+在锂位的掺杂造成,Li+在活性材料中的快速扩散使镁掺杂Li3V2(PO4)3材料具有优良的电化学性能。     

锂离子筛前驱体Li4Mn5O12的制备及性能

以水热法自制γ-MnOOH和LiOH?H 2 O为原料,在较低温度下固相反应制备出尖晶石型Li 4 Mn 5 O 12,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性的MnO 2离子筛。研究该离子筛对Li+的吸附性能和选择性,并用XRD、SEM和FT-IR等和Li+选择性吸附研究固相反应工艺对离子筛材料结构、化学组成及离子交换性质的影响。结果表明：煅烧时间对前驱体的生成有较大影响,由400℃煅烧32 h所得的前驱体为纯相Li 4 Mn 5 O 12化合物,经酸浸脱锂后的离子筛仍保持与前驱体相同的尖晶石结构;锰源γ-MnOOH、前驱体Li 4 Mn 5 O 12和离子筛MnO 2均为低维棒状结构形貌;离子筛对锂的吸附速率符合一级动力学Lagergren方程,饱和吸附容量为40.2 mg/g,并具有较好的Li+选择性。     

基于(Li_(0.75)Na_(0.25))(Fe_(0.75)Mn_(0.25))PO_4正极材料电子结构的第一性原理研究(英文)

采用第一性原理平面波赝势方法计算研究了在LiFePO4的Li位、Fe位和Fe/Li位共掺杂金属原子对材料的电性能和局部结构稳定性的影响关系。结果表明:Li位掺杂(Li0.75Na0.25)FePO4比Fe位掺杂Li(Fe0.75Mn0.25)PO4表现出更好的电子电导性,而局部结构稳定性刚好相反。但是Fe/Li位共掺杂对电子电导性和局部结构稳定性具有双重优化作用,这可能是由Na-2p电子与Li-s电子相互作用引起的。同时,根据计算差分电荷密度关系可以发现共掺杂后会有大量其他原子电荷向Li原子周围偏移,从而改善材料的电子电导性能。     

First Principles Studies on the Electronics Structures of (Li0.75Na0.25)(Fe0.75Mn0.25)PO4 Cathode Materials

采用第一性原理平面波赝势方法计算研究了在LiFePO4的Li位、Fe位和Fe/Li位共掺杂金属原子对材料的电性能和局部结构稳定性的影响关系。结果表明:Li位掺杂(Li0.75Na0.25)FePO4比Fe位掺杂Li(Fe0.75Mn0.25)PO4表现出更好的电子电导性,而局部结构稳定性刚好相反。但是Fe/Li位共掺杂对电子电导性和局部结构稳定性具有双重优化作用,这可能是由Na-2p电子与Li-s电子相互作用引起的。同时,根据计算差分电荷密度关系可以发现共掺杂后会有大量其他原子电荷向Li原子周围偏移,从而改善材料的电子电导性能。     

扎布耶盐湖卤水-20℃冷冻后20℃等温蒸发结晶过程研究

本文研究了扎布耶盐湖的卤水-20℃冷冻后20℃等温蒸发结晶过程。结果表明,冷冻后卤水析出了复杂的矿物质,Li+的浓度从1.05上升到1.33 g/L。整个蒸发过程中,Na元素大量析出;当蒸失率为58.27%时,Li的析出达到峰值,固相中Li含量为0.42%;K存在2个析出高峰,当蒸失率为73.90%和87.42%时,固相中K的含量分别为5.49%和9.36%。     

金属原子(Li/K)掺杂对NaMgH3体系放氢性能影响的理论研究

通过密度泛函理论研究了NaMgH_3和M(Li/K)替代部分Na体系的电子结构和放氢热力学性质。计算了掺杂体系沿着4条可能的反应路径的反应焓,表明掺杂体系以反应M_xNa_(1-x)MgH_3→xMH+(1–x)NaH+Mg+H_2放氢的可能性最大。Li替代部分Na后降低了体系的反应焓,改善了体系的放氢热力学性能;而K掺杂体系的反应焓变化不明显。通过对电子态密度和键布局的分析表明:Li的掺入降低了离子对价带的贡献,同时减弱了Li与H之间的相互作用,这有利于体系放氢。计算Li在不同掺杂浓度下的反应焓,表明随着Li掺杂量的增加,掺杂体系放氢热力学性能逐步改善,但Li的掺杂量不能超过50.00%。