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纳米级LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料制备及电化学性能研究

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无机盐工业 2024年第4期56卷 50-56,84页

作者：钱志慧朱琴马姣郭昱娇向明武郭俊明云南民族大学化学与环境学院云南省高校绿色化学材料重点实验室云南昆明650500 昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650093

为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构... 详细信息

为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,随焙烧温度升高,结晶性增加,颗粒尺寸增大,逐渐由纳米级变为亚微米级。在优化焙烧温度650℃下制备的样品电化学性能最优,5C下初始放电比容量及500次循环后容量保持率分别为100.8 mA·h/g和80.0%,更高倍率(10C)下500次循环容量仅衰减7.5%。动力学性能测试结果表明,其具有较大锂离子扩散系数(3.26×10^(-16)cm^(2)/s)和较小表观活化能(25.67 kJ/mol)。Ni掺杂和不同的焙烧温度抑制了LiMn_(2)O_(4)材料的Jahn-Teller效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命。

关键词：尖晶石型LiMn_(2)O_(4) Ni掺杂熔盐燃烧法 Jahn-Teller效应焙烧温度

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正极材料LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)单晶颗粒形貌演变及电化学性能

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无机化学学报 2024年第8期40卷 1549-1562页

作者：朱琴马姣钱志慧罗宇旭郭昱娇向明武刘晓芳宁平郭俊明云南民族大学化学与环境学院云南省高校绿色化学材料重点实验室昆明650500 昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650093

联合元素掺杂和形貌调控策略,采用固相燃烧法和不同焙烧温度处理合成LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)正极材料。实验结果表明,Al掺杂和焙烧温度的变化未改变LiMn_(2)O_(4)的相结构,随着温度的升高,结晶性增强,颗粒尺寸增大,其中焙烧温度650... 详细信息

联合元素掺杂和形貌调控策略,采用固相燃烧法和不同焙烧温度处理合成LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)正极材料。实验结果表明,Al掺杂和焙烧温度的变化未改变LiMn_(2)O_(4)的相结构,随着温度的升高,结晶性增强,颗粒尺寸增大,其中焙烧温度650℃是形成截断八面体单晶颗粒形貌的关键温度,750℃是颗粒突然变大的突变温度。650℃优化焙烧温度下焙烧的LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)形成了较完整的包含(111)、(110)和(100)晶面的截断八面体单晶颗粒形貌,表现出优良的电化学和动力学性能。在1C下其首次放电比容量为112.0 mAh·g^(-1),循环500次后容量保持率为72.9%,在5C和10C倍率下,其首次放电比容量可达到107.1和100.4 mAh·g^(-1),经2000次长循环后,容量保持率为52.2%和53.5%。并且具有最小氧化还原峰电位差(ΔE_(p2),循环前后分别为0.109和0.114 V)、最小电荷转移电阻(R_(ct),循环前后分别106.49和125.49Ω)及较大的锂离子扩散系数(D_(Li^(+))=1.72×10^(-16)cm^(2)·s^(-1)),表现出较好的电化学可逆性和较快的锂离子扩散速率。Al掺杂和单晶截断八面体颗粒形貌既有效抑制了LiMn_(2)O_(4)的Jahn-Teller畸变,又降低了Mn溶解,提高了材料的倍率性能和长循环寿命。

关键词：尖晶石LiMn_(2)O_(4) Al掺杂固相燃烧法焙烧温度形貌调控截断八面体

固相燃烧法制备LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)正极材料及电化学性能

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材料与冶金学报 2023年第6期22卷 573-581页

作者：陈奕妃杨梅向明武白玮郭俊明云南民族大学、云南省高校绿色化学材料重点实验室昆明650500

采用固相燃烧法制备出包含{111},{110}和{100}晶面且呈单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)(LMMO)正极材料.结果表明,联合Mg掺杂和截角八面体单晶形貌调控所制备的尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料,既能有效抑制Jahn-Teller效应,... 详细信息

采用固相燃烧法制备出包含{111},{110}和{100}晶面且呈单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)(LMMO)正极材料.结果表明,联合Mg掺杂和截角八面体单晶形貌调控所制备的尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料,既能有效抑制Jahn-Teller效应,又能减缓Mn溶解及增加部分Li+迁移通道,这对其晶体结构起稳定作用.与纯LiMn_(2)O_(4)(LMO)样品相比,Mg掺杂促进了尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料的结晶性和单晶截角八面体颗粒的形成.在1 C倍率下,LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)材料的初始放电比容量为116.8 mAh/g, 200次循环后保持率为78.3%;在5 C和10 C高倍率下,LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)样品经1 000次循环后,其容量保持率分别为64.2%和56.3%,而未掺杂Mg的LiMn_(2)O_(4)样品的容量保持率分别为52.7%和38.7%.单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)材料有较大的Li+扩散系数和较低的表观活化能,这证明其有较好的倍率性能和长循环寿命.

关键词： LiMn_(2)O_(4) 固相燃烧法 Mg掺杂截角八面体正极材料

去顶角八面体LiFe_(0.12)Mn_(1.88)O_(4)正极材料制备及电化学性能

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硅酸盐学报 2022年第7期50卷 1865-1874页

作者：杨梅陈奕妃刘红雷向明武郭昱娇刘晓芳郭俊明云南民族大学化学与环境学院云南民族大学云南省高校绿色化学材料重点实验室昆明650500 昆明市生态环境局五华分局生态环境监测站昆明650031

尖晶石型LiMn_(2)MnO_(4)正极材料由于Jahn–Teller效应和Mn溶解,在充放电过程中容量衰减严重,循环稳定性差。联合元素掺杂和单晶形貌调控策略,采用固相燃烧法制备了具有{111}、{100}和{110}晶面的去顶角八面体单晶LiFe_(0.12)Mn_(1.88)... 详细信息

尖晶石型LiMn_(2)MnO_(4)正极材料由于Jahn–Teller效应和Mn溶解,在充放电过程中容量衰减严重,循环稳定性差。联合元素掺杂和单晶形貌调控策略,采用固相燃烧法制备了具有{111}、{100}和{110}晶面的去顶角八面体单晶LiFe_(0.12)Mn_(1.88)O_(4)正极材料。研究结果表明,Fe掺杂没有改变尖晶石型LiMn_(2)MnO_(4)的晶体结构,有效抑制了Jahn–Teller效应,促进了材料的结晶性及{400}和{440}衍射峰晶面的择优生长,表现出良好的倍率性能和容量保持率。在25℃,1 C和5 C倍率下LiFe_(0.12)Mn_(1.88)O_(4)的首次放电比容量分别为105.2 mA·h/g和92.4 mA·h/g,1 000次循环后容量保持率分别为71.1%和75.2%;在高倍率10 C下,经1 000次循环后,其容量保持率可达到88.4%。在55℃和1 C条件下,首次放电比容量为108.6 mA·h/g,经150次循环后,容量保持率为79.1%。通过循环伏安和电化学阻抗分析,Fe掺杂材料具有较好的循环可逆性和较大的Li^(+)扩散系数。Fe掺杂去顶角八面体LiMn_(2)MnO_(4)材料既抑制了Jahn–Teller效应,又减缓了Mn的溶解,稳定晶体结构,同时增加Li^(+)迁移通道,提高电化学倍率性能及长循环寿命。

关键词：尖晶石型锰酸锂铁元素掺杂去顶角八面体 Jahn–Teller效应锰溶解固相燃烧法正极材料

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高炉EPC工程总承包的特征及实践

炼铁 2018年第4期37卷 19-23页

作者：项明武柳萌湖北省武汉市东湖新技术开发区中冶南方工程技术有限公司 430223

阐述了高炉EPC工程总承包发展的必然性,重点阐明了高炉EPC工程总承包的特征,并对涟钢2200m^3高炉EPC工程总承包实践进行了总结。认为,高炉工程由于其自身系统复杂、相关专业多、技术含量高,更适合采用工程总承包,尤其是以设计为龙头的EP... 详细信息

阐述了高炉EPC工程总承包发展的必然性,重点阐明了高炉EPC工程总承包的特征,并对涟钢2200m^3高炉EPC工程总承包实践进行了总结。认为,高炉工程由于其自身系统复杂、相关专业多、技术含量高,更适合采用工程总承包,尤其是以设计为龙头的EPC工程总承包模式,能有效控制工程质量、工程进度和工程投资,建设出效果优良的高炉工程,是今后高炉建设的主要发展方向。

关键词：高炉 EPC 总承包设计采购施工

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生物质多孔碳应用于锂硫电池的研究进展

化工新型材料 2022年第9期50卷 6-11,20页

作者：李虹李豫云向明武苏长伟郭俊明白玮云南民族大学生物基材料绿色制备技术国家地方联合工程研究中心昆明650500 云南民族大学云南省高校绿色化学材料重点实验室昆明650503 湖南工程学院材料与化工学院湘潭411104

锂硫电池具有理论能量密度高(2600Wh/kg)、成本低、环境友好等优点,有望成为下一代最具潜力的高容量储能电池。然而单质硫和放电终产物LiS/LiS的导电性差、多硫化锂的“穿梭效应”仍是造成锂硫电池容量衰减的主要原因。研究表明,碳基材... 详细信息

锂硫电池具有理论能量密度高(2600Wh/kg)、成本低、环境友好等优点,有望成为下一代最具潜力的高容量储能电池。然而单质硫和放电终产物LiS/LiS的导电性差、多硫化锂的“穿梭效应”仍是造成锂硫电池容量衰减的主要原因。研究表明,碳基材料用作活性硫的载体是提高锂硫电池电化学性能的有效途径。近年来,生物质碳材料因具有独特的化学组成、来源广、低成本和易制备的优点,已被广泛应用于构筑锂硫电池正极材料。综述了不同的制备方法对各种生物质碳材料的孔结构及其碳硫复合正极材料电化学性能的影响。分析了各制备方法与生物质多孔碳硫复合物存在的缺陷,并对其未来的发展方向做出了展望。

关键词：锂硫电池生物质多孔碳正极材料

固相燃烧法快速合成尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料及电化学性能

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化工新型材料 2022年第5期50卷 170-175页

作者：陶扬刘晓芳郭俊明向明武白红丽云南民族大学生物基材料绿色制备技术国家地方联合工程研究中心昆明650500 云南民族大学云南省高校绿色化学材料重点实验室昆明650500

采用固相燃烧法在400℃、500℃、600℃和650℃一次燃烧反应1h,再在650℃焙烧6h,快速制备了LiMn_(2)O_(4)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱等手段对样品进行表征。结果表明:随着燃烧反应温度的升高,材料的... 详细信息

采用固相燃烧法在400℃、500℃、600℃和650℃一次燃烧反应1h,再在650℃焙烧6h,快速制备了LiMn_(2)O_(4)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱等手段对样品进行表征。结果表明:随着燃烧反应温度的升高,材料的结晶性和颗粒逐渐增大,均属于亚微米尺寸,600℃是LiMn_(2)O_(4)材料颗粒快速生长的关键温度。电化学测试表明,放电比容量和倍率性能随着燃烧温度的升高呈逐渐降低的趋势,其中燃烧温度为400℃合成的LiMn_(2)O_(4)样品(LMO-400)具有最优的倍率性能和循环寿命。在1C和5C,首次放电比容量分别为111mAh/g和90.5mAh/g,循环1000次后容量保持率分为62.1%和67.5%。EIS和CV测试结果表明,LMO-400具有较小的电荷转移电阻150Ω、较小的表观活化能22.22kJ/mol以及较大的锂离子扩散系数1.35×10^(-15)cm^(2)/s。不同的燃烧反应温度对尖晶石型LiMn_(2)O_(4)颗粒尺寸、结晶性等有显著的影响,导致其电化学性能有显著差异,亚微米尺寸的颗粒具有较好的电化学性能。

关键词：燃烧反应温度固相燃烧法 LiMn_(2)O_(4) 正极材料颗粒尺寸电化学性能

Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的研究进展

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化工新型材料 2022年第2期50卷 74-80页

作者：陶扬罗宇旭刘清刘晓芳向明武郭俊明云南民族大学生物基材料绿色制备技术国家地方联合工程研究中心昆明650500 云南民族大学云南省高校绿色化学材料重点实验室昆明650500

尖晶石型LiMn_(2)O_(4)具有原料丰富、价格低廉,安全无毒等优点,因而受到研究者的广泛关注。综述了近20年来Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的研究进展,包括Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)的机理、Cr掺杂量对LiMn_(2)O_(4)结构的影响... 详细信息

尖晶石型LiMn_(2)O_(4)具有原料丰富、价格低廉,安全无毒等优点,因而受到研究者的广泛关注。综述了近20年来Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的研究进展,包括Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)的机理、Cr掺杂量对LiMn_(2)O_(4)结构的影响、Cr单元掺杂及Cr与其他元素复合掺杂对LiMn_(2)O_(4)电化学性能的影响,并展望Cr掺杂LiMn_(2)O_(4)的发展前景。

关键词：锰酸锂 Cr掺杂正极材料尖晶石型锂离子电池

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马钢3200m^3高炉设计特点及思考

炼铁 2018年第6期37卷 10-14页

作者：项明武秦涔刘菁中冶南方工程技术有限公司

阐述了马钢3200m^3高炉的设计特点,并从智能化炼铁及超低排放等方面进行了探讨分析。在马钢3200m^3高炉设计中,以"先进实用、成熟可靠、长寿环保"为原则,采用国内外先进技术及设备,设备和材料的选择立足于国内,总体工艺技术及装备水平... 详细信息

阐述了马钢3200m^3高炉的设计特点,并从智能化炼铁及超低排放等方面进行了探讨分析。在马钢3200m^3高炉设计中,以"先进实用、成熟可靠、长寿环保"为原则,采用国内外先进技术及设备,设备和材料的选择立足于国内,总体工艺技术及装备水平达到同类型高炉的先进水平。高炉投产后,生产指标逐步上升并保持稳定,高炉月平均利用系数最高达到2. 5以上,月平均燃料比最低486 kg/t。

关键词：大型高炉设计长寿环保超低排放低碳冶炼