【摘 要】
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采用共沉淀法制备均相Al掺杂的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料,以利用Al对再生镍钴锰(NCM)正极材料的正面改性作用,并改善锂离子电池回收过程中繁琐和高成本的除杂过程.当浸出液中的Al3+含量为过渡金属(Ni、Co和Mn)总量的1％(摩尔分数)时,制备的Al掺杂NCM正极材料中晶格氧和Ni2+的浓度增加.在0.1C下的初始比容量为167.4 mA·h/g,在1C下循环400次后容量保持率为79.1％.此外,这种Al掺杂样品具有更高的倍率性能和更小的电化学阻抗.这些发现为工业上通过掺入锂离子
【机 构】
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中南大学 冶金与环境学院,长沙 410083;中天超级电容器科技有限公司,南通 226463;中天新兴材料有限公司,南通 226463
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采用共沉淀法制备均相Al掺杂的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料,以利用Al对再生镍钴锰(NCM)正极材料的正面改性作用,并改善锂离子电池回收过程中繁琐和高成本的除杂过程.当浸出液中的Al3+含量为过渡金属(Ni、Co和Mn)总量的1％(摩尔分数)时,制备的Al掺杂NCM正极材料中晶格氧和Ni2+的浓度增加.在0.1C下的初始比容量为167.4 mA·h/g,在1C下循环400次后容量保持率为79.1％.此外,这种Al掺杂样品具有更高的倍率性能和更小的电化学阻抗.这些发现为工业上通过掺入锂离子电池回收过程中产生的Al3+杂质,重新合成具有更好电化学性能的正极材料的工艺开发提供了参考.“,”A uniform Al-doped LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 cathode material was prepared using a coprecipitation method to take advantage of the positive effect of Al on regenerated NCM (Ni, Co, Mn) cathode materials and ameliorate cumbersome and high-cost impurity removal processes during lithium-ion battery recycling. When the Al3+ content in the leachate was 1 at.％ with respect to the total amount of transition metals (Ni, Co, and Mn), the produced Al-doped NCM cathode material increased concentrations of lattice oxygen and Ni2+. The initial specific capacity at 0.1C was 167.4 mA·h/g, with a capacity retention of 79.1％ after 400 cycles at 1C. Further, this Al-doped sample showed improved rate performance and a smaller electrochemical impedance. These findings provide a reference for developing industrial processes to resynthesize cathode materials with improved electrochemical performance by incorporating Al3+ impurities produced during lithium-ion battery recycling.
其他文献
利用扫描电子显微术、X射线衍射、电化学测量技术以及浸泡腐蚀实验,研究添加钪的Al?6.5Si?0.45Mg铸造合金的显微组织和腐蚀行为,并且与锶变质合金的实验结果进行比较.结果表明:钪对合金的初生 α(Al)相和共晶硅相有明显的细化和变质效果,随着钪含量的增加,效果增强.当钪含量增加到0.58％(质量分数)时,钪对共晶硅相的变质效果几乎与锶的变质效果相当.与锶相比,钪可以改善实验合金在NaCl水溶液中的耐腐蚀性能,但过高的钪含量并不能进一步增强合金的耐蚀性.合金的腐蚀主要发生在合金的共晶区,且主要是共晶α
采用激光诱导燃烧合成连接方法实现Cf/Al复合材料和TC4钛合金的可靠连接.放热中间层的燃烧合成反应为连接过程提供所需能量.结合理论计算和实验,对Ni?Al?Zr中间层的化学成分进行优化设计,并对连接接头的显微组织和力学性能进行研究.结果表明,Zr的加入轻微降低中间层的放热性,但显著提高连接质量,是实现可靠连接的关键.Ni?Al?Zr中间层与母材反应,在TC4钛合金侧生成TiAl3反应层,在Cf/Al侧生成NiAl3和Ni2Al3反应层.Zr含量决定接头的显微组织和剪切强度.当Zr含量为5 wt.％、连接
基于原子分辨率的高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)系统研究预变形对Al?Mg?Si?Cu合金中析出相结构和形成机制的影响.在预变形合金中,沿位错处形成拉长和线状的析出相.在位错处形成的析出相具有以下3个特征:析出相内部呈非周期性原子排列;Cu原子偏聚发生在析出相/α(Al)的界面处;在一个析出相内部具有多种不同的取向.提出异质形核析出相的4种形成机制:被拉伸的析出相在位错上独立形成;线状析出相在位错上直接析出;不同的析出相相遇结合成线状析出相;析出相与其他相或溶质原子富集区相连接.这些
石墨烯增强镁基复合材料面临镁/石墨烯界面结合弱的难题.本文作者采用第一性原理计算评估通过引入原位生成的MgO中间层来改善Mg/石墨烯结合的可行性.计算的界面结合强度由高到低的顺序为Mg(0001)/MgO(111)>MgO(111)/石墨烯>Mg(0001)/石墨烯.Mg/MgO/石墨烯界面结合的增强可以归因于在Mg/MgO和MgO/石墨烯界面上新形成的离子键和共价键的强烈相互作用取代了原来镁和石墨烯之间极弱的范德华力作用.“,”Graphene-reinforced Mg matrix composit
建立二维晶体塑性有限元模型研究微孔洞与高周循环载荷作用下双相钛合金微塑性变形行为的关系.结果表明,几何必需位错(GND)倾向聚集于微孔洞周围,且导致平均GND密度升高.孔洞尖端塑性区域(TPZ)的曲率对GND密度的影响大于孔洞尺寸的影响.随着TPZ曲率和空洞尺寸的增大,初生α、次生α及β基体内的累积剪切应变增大.初生α相内柱面滑移系上的累积剪切应变主导其变形.当微孔洞间距增大时,微孔洞对累积剪切应变的影响减弱.“,”A crystal plasticity finite element (CPFE) mo
采用常规热挤压方法制备Mg?1Mn?0.5Al?0.5Ca?0.5Zn合金,挤压温度为673 K,挤压比为25:1,并进行473 K时效处理.采用扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜表征合金的显微组织,测试试样的温室拉伸性能.结果表明,经473 K、1 h峰值时效后,试样出现细小等轴晶,平均晶粒尺寸为1.7μm,Al?Ca颗粒面积分数明显增多.热挤压后仍能观察到位错和位错.峰值时效态样品表现出高强度和良好塑性,其抗拉强度为320 MPa,屈服强度为314 MPa,伸长率为19％.“,”Mg?1Mn?0.5A
采用包埋渗法在AZ31镁合金表面制备Al涂层.利用X射线衍射(XRD)、背散射电子成像(BSEI)和能谱仪(EDS)等技术对Al涂层的物相、显微组织和成分进行表征分析.结果表明,包埋粉的成分对涂层的物相、显微组织和厚度有显著影响.对于以AlCl3粉末为活化剂的样品,涂层较厚,涂层从表面到内部由呈梯度分布的相和组织构成,包括少量的β-Mg2Al3、粗大的 γ-Mg17Al12+δ-Mg类共晶结构和细小的 γ-Mg17Al12沉淀相.相比之下,以AlCl3和纯Al复合粉末为活化剂的样品,涂层相对较薄,且含有一
将冷轧Ti/Al层状复合材料在525～625℃温度范围内退火0～128 h,并对复合材料的界面显微组织演变进行研究.结果表明,仅金属间化合物TiAl3相在Ti/Al界面形成,大多数TiAl3晶粒为细小的等轴晶,其平均尺寸从数百纳米到数微米,且随温度和/或退火时间的增加而增加,其中退火温度对晶粒尺寸的影响远大于退火时间的影响.TiAl3相的生长可分为两个阶段:在初始阶段,TiAl3相的生长由化学反应控制,反应激活能为195.75 kJ/mol,另外,由于冷轧方法制备的Ti/Al层状复合材料的界面与新鲜表面结
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以29320调心滚子轴承外圈为研究对象,对Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金的铸造成形进行实验研究.通过对充型和凝固过程的数值模拟,得到合金熔体在充型过程中的速度场和温度场,以及凝固过程中的温度场和温度梯度场.结果表明,当浇铸温度为1200℃时,能以大于临界冷速率的冷却速率获得外形完整的铸件.采用重力铸造方法在铜铸型模具中制备厚度为25 mm、当量直径为22 mm和质量为1.32 kg的环形件.X射线衍射和差示扫描量热分析结果表明铸件为非晶态结构.“,”An outer ring o