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双包覆层协同提升LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)三元材料电化学性能研究

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中国有色冶金 2023年第3期52卷 116-123页

作者：李西安张龙华河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心河南郑州450018 郑州铁路职业技术学院机车车辆学院河南郑州450052

超高镍层状材料LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)(简称NCM92)因其具有较高的能量密度和价格优势,已成为锂离子电池重要的正极材料来源之一。然而,由于该材料的界面不稳定和不可逆相变,商业应用面临特别是在高截止电压下快速的容量衰... 详细信息

超高镍层状材料LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)(简称NCM92)因其具有较高的能量密度和价格优势,已成为锂离子电池重要的正极材料来源之一。然而,由于该材料的界面不稳定和不可逆相变,商业应用面临特别是在高截止电压下快速的容量衰落和严重的结构退化的问题。本研究设计了一种ZrO_(2)/Li_(2)ZrO_(3)双包覆层改性超高镍单晶正极材料,同时材料表面均匀掺杂有Zr元素,通过双包覆层协同策略显著增强了正极的高压性能和结构稳定性。研究结果表明,ZrO_(2)/Li_(2)ZrO_(3)双包覆层可以有效缓解超高镍正极材料H2-H3相变的不可逆性,提高力学稳定性和界面稳定性,同时表面Zr掺杂进入晶体结构中的TM层与Li位抑制Li/Ni混排并扩宽了晶格间距,ZrO_(2)/Li_(2)ZrO_(3)双包覆层与Zr掺杂改性的材料(NCM92-Zr)展现出优异的电化学性能,在0.5 C(200 mA·g^(-1))电流密度下,2.75~4.4 V电压范围内循环150圈后仍有155.2 mA h g^(-1)的放电比容量,容量保持率高达75.5%。此研究为在高截止电压下超高镍正极的复杂机制和改进的结构稳定性提供了新的思路。

关键词：锂离子电池超高镍层状材料 ZrO_(2)/Li_(2)ZrO_(3)双包覆层界面稳定性放电比容量

LiTi_(2)(PO_(4))_(3)修饰高镍单晶三元正极材料增强结构稳定性

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电源技术 2023年第5期47卷 618-622页

作者：李西安冯彦彦河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心河南郑州450018 郑州铁路职业技术学院机车车辆学院河南郑州450052 河南工业贸易职业学院河南郑州450000

单晶LiNi_(1-x-y)Co_(x)Mn_(y)O_(2)(SCNCM,1-x-y>0.9)正极材料由于其特殊的晶体结构,与多晶NCM材料相比,具有更优越的循环寿命。然而,SCNCM在长循环过程中由于严重的副反应和不可逆相变,导致严重的容量退化。具有较高扩散系数的LiTi_(2... 详细信息

单晶LiNi_(1-x-y)Co_(x)Mn_(y)O_(2)(SCNCM,1-x-y>0.9)正极材料由于其特殊的晶体结构,与多晶NCM材料相比,具有更优越的循环寿命。然而,SCNCM在长循环过程中由于严重的副反应和不可逆相变,导致严重的容量退化。具有较高扩散系数的LiTi_(2)(PO_(4))_(3)(LTP)可以增强Li^(+)在电极和电解质之间的传递,并防止与空气和电解质的副反应。为了优化SCNCM的电化学性能,采用液相混合和固相烧结相结合的方法对其进行表面包覆,提高单晶SCNCM循环性能。X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)结果证实,SCNCM表面包覆一层30~50 nm的LTP涂层,改性后的样品在长循环后仍然可以保持良好的层状结构。具体地说,包覆0.8%(质量分数)LTP的SCNCM正极在0.5 C循环100圈后,放电比容量为151.2 mAh/g。

关键词： LiNi_(1-x-y)Co_(x)Mn_(y)O_(2)氧化物单晶NCM LiTi_(2)(PO_(4))_(3)包覆层状结构

超高镍三元正极材料LiNiCoMnO的制备及改性研究

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热加工工艺 2023年

作者：宋慧娟张龙华李西安郑州铁路职业技术学院机车车辆学院河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心

采用简易的共沉淀及随后的高温固相烧结法成功合成出了不同Zr掺杂量的NCM90 (Li NixCoyMn1-x-yO2,x≥0.9)单晶正极材料。研究结果表明，掺入晶体结构中具有电化学惰性的Zr同时进入锂层及过渡金属层。一方面，进入到锂层的Zr有效地拓宽... 详细信息

采用简易的共沉淀及随后的高温固相烧结法成功合成出了不同Zr掺杂量的NCM90 (Li NixCoyMn1-x-yO2,x≥0.9)单晶正极材料。研究结果表明，掺入晶体结构中具有电化学惰性的Zr同时进入锂层及过渡金属层。一方面，进入到锂层的Zr有效地拓宽了层间距，加速循环过程中锂离子的扩散；另一方面，进入过渡金属层的Zr通过与晶格氧的键合作用，形成具有较高键能的Zr-O键，有效稳定材料晶体结构。与所预期一致，改性材料展现出了较为优越的循环稳定性，其中掺杂0.5%Zr得到的Li Ni0.9Co0.05Mn0.05O2-0.5%Zr(NCM90-Zr2)电化学性能最优。NCM90-Zr2在2.95～4.30 V电压范围内、1C倍率下循环200周后，容量保持率为74.1%；进一步提升截止电压至4.50V，材料释放出215.5 m Ah·g-1的初始放电比容量，循环100周后，仍保持初始容量的86.9%，表现出优异的高压稳定性。本研究为后续锂离子电池高电压正极材料的发展提供了一定的借鉴。

关键词：锂离子电池 LiNi Co Mn O 正极材料单晶结构 Zr掺杂

相似分析-13C核磁共振法鉴定(10,12,14)-十六碳共轭三烯-1-乙酸酯异构体的几何构型

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分析化学 2003年第4期31卷 437-439页

作者：李西安袁谷延安大学化学与化工系北京大学化学学院化学生物学系生物有机与分子工程教育部重点实验室生物有机与分子工程教育部重点实验室北京100871 延安716000

报道了利用相似分析 1 3C核磁共振法确定 (1 0 ,1 2 ,1 4 ) 十六碳共轭三烯 1 乙酸酯异构体的几何构型。该方法将共轭三烯 6个烯碳的特征化学位移作为相似分析的基本参数 ,计算样品与每一个几何异构体间的相似指数 ,根据最大相似指数... 详细信息

报道了利用相似分析 1 3C核磁共振法确定 (1 0 ,1 2 ,1 4 ) 十六碳共轭三烯 1 乙酸酯异构体的几何构型。该方法将共轭三烯 6个烯碳的特征化学位移作为相似分析的基本参数 ,计算样品与每一个几何异构体间的相似指数 ,根据最大相似指数确定样品最可能的构型。该方法简便 ,结果满意

关键词： 13C核磁共振谱相似分析法 (10,12,14)-十六碳共轭三烯-1-乙酸酯几何构型

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冲击力对地震检波器模态影响的研究

计量学报 2005年第1期26卷 46-48页

作者：付小宁李西安西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

工作状态中的冲击力是地震检波器模态滑动的主要因素之一,且无法回避。为了揭示有关规律,准确地测量了地震检波器对不同大小冲击力的响应,应用非线性最小二乘法分析得出了有关模态及其变化规律。结论是在模态对模型下,冲击力增大时,模... 详细信息

工作状态中的冲击力是地震检波器模态滑动的主要因素之一,且无法回避。为了揭示有关规律,准确地测量了地震检波器对不同大小冲击力的响应,应用非线性最小二乘法分析得出了有关模态及其变化规律。结论是在模态对模型下,冲击力增大时,模态距离呈增大趋势,而地震检波器的阻尼趋于稳定。

关键词：计量学地震检波器模态变化冲击力

基于结构应力法的钢管混凝土焊接接头疲劳评估

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信阳师范学院学报（自然科学版） 2023年第1期36卷 150-155页

作者：李西安王亦军雷成河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心河南郑州451460 大连交通大学机械工程学院大连辽宁116028

裂纹尖端应力的奇异性导致传统疲劳评估法和部分标准对焊接结构疲劳寿命预测精度不够,影响工程结构可靠性。裂纹扩展是焊趾或焊根所在截面外载荷驱动造成的,基于焊缝处力平衡关系提出结构应力法。该方法将单元节点力转换成线力,并综合... 详细信息

裂纹尖端应力的奇异性导致传统疲劳评估法和部分标准对焊接结构疲劳寿命预测精度不够,影响工程结构可靠性。裂纹扩展是焊趾或焊根所在截面外载荷驱动造成的,基于焊缝处力平衡关系提出结构应力法。该方法将单元节点力转换成线力,并综合考虑不同焊接接头类型、板材厚度和加载模式。运用断裂力学理论将微小复杂裂纹扩展至疲劳失效全过程统一起来,以等效结构应力幅值推导出主S-Nd曲线疲劳评估表达式。采用不同单元仿真试件证明了结构应力法具有网格不敏感力学特征,与试验数据对比,焊缝的薄弱位置和实际疲劳裂纹一致,验证了结构应力法具有较高的疲劳预测精度。钢管混凝土焊接结构验证了结构应力法在疲劳寿命评估时具有有效性和可靠性。

关键词：断裂力学结构应力法钢管混凝土(CFST) 单元网格不敏感主S-Nd曲线疲劳评估

超高镍三元正极材料LiNi_(0.9)Co_(0.05)Mn_(0.05)O_(2)的制备及改性研究

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热加工工艺 2023年第24期52卷 126-131页

作者：宋慧娟张龙华李西安河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心河南郑州450018 郑州铁路职业技术学院机车车辆学院河南郑州450052

采用简易的共沉淀及随后的高温固相烧结法成功合成出了不同Zr掺杂量的NCM90(LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2),x≥0.9)单晶正极材料。研究结果表明,掺入晶体结构中具有电化学惰性的Zr同时进入锂层及过渡金属层。一方面,进入到锂层的Zr有... 详细信息

采用简易的共沉淀及随后的高温固相烧结法成功合成出了不同Zr掺杂量的NCM90(LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2),x≥0.9)单晶正极材料。研究结果表明,掺入晶体结构中具有电化学惰性的Zr同时进入锂层及过渡金属层。一方面,进入到锂层的Zr有效地拓宽了层间距,加速循环过程中锂离子的扩散;另一方面,进入过渡金属层的Zr通过与晶格氧的键合作用,形成具有较高键能的Zr-O键,有效稳定材料晶体结构。与所预期一致,改性材料展现出了较为优越的循环稳定性,其中掺杂0.5%Zr得到的LiNi_(0.9)Co_(0.05)Mn_(0.05)O_(2)-0.5%Zr(NCM90-Zr2)电化学性能最优。NCM90-Zr2在2.95~4.30 V电压范围内、1C倍率下循环200周后,容量保持率为74.1%;进一步提升截止电压至4.50V,材料释放出215.5 mAh·g^(-1)的初始放电比容量,循环100周后,仍保持初始容量的86.9%,表现出优异的高压稳定性。本研究为后续锂离子电池高电压正极材料的发展提供了一定的借鉴。

关键词：锂离子电池 LiNi_(0.9)Co_(0.05)Mn_(0.05)O_(2)正极材料单晶结构 Zr掺杂

Li_(2)ZrO_(3)原位包覆提升LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)三元材料电化学性能研究

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电源技术 2023年第7期47卷 861-865页

作者：张家祥田小龙李西安河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心河南郑州450018 郑州铁路职业技术学院电气工程学院河南郑州450018

高镍三元LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命... 详细信息

高镍三元LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_(2)前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li_(2)ZrO_(3)快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li_(2)ZrO_(3)层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li_(2)ZrO_(3)具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反应程度。正如预期,适量Li_(2)ZrO_(3)改性的材料(LZO@NCM60)展现出优异的电化学性能,在1 C(170 mA/g)电流密度,2.95~4.6 V电压范围内循环150次后仍有158.5 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达86.7%。深入研究了表面修饰对材料界面机制的影响,对下一代高能锂离子电池正极材料的开发具有一定借鉴意义。

关键词：锂离子电池 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)正极材料单晶结构 Li_(2)ZrO_(3)原位包覆

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走出大峡谷李西安音乐文集