的制备和表征Li1-xNi1 + xO2粉作为阴极材料欧洲杯足球竞彩

Titipun Thongtem,颂猜Thongtem

版权AD-Tech;被许可方AZoM.com企业有限公司

这是一个偶氮开放获取奖励机制(AZo-OARS) AZo-OARS分布式根据条//www.wireless-io.com/oars.asp它允许无限制的正确使用提供了最初的工作是引用,但仅限于非商业分布和繁殖。

发布:2005年9月

主题

文摘

关键字

介绍

实验

结果与讨论

减肥

振动焊接

相分析

可能的形成机制

意思是镍的氧化态

最适温度和时间

外部形态

结论

引用

详细联系方式

文摘

李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂粉作为阴极材料制备的溶胶-凝胶方法使用草酸作为欧洲杯足球竞彩螯合剂。摩尔比锂镍:草酸是1:1:2。粉末煅烧的x射线衍射分析在650年和700年^oC显示李的存在_{1 - x}倪_{1 + x}O₂包含一个小的浓度₂有限公司₃和李₂倪₈O₁₀作为杂质。在750年和800年^oC,李的单相_{1 - x}倪_{1 + x}O₂被检测到。的最大(我₍₀₀₃₎/我₍₁₀₄₎)和最小(我_{(006 + 102)}/我₍₁₀₁₎)强度比,最大的镍^{3 +}内容总镍和镍的最大氧化态存在的750年在相同的温度下^oC。的傅里叶变换红外光谱的混合羧酸盐前体和粉末煅烧650 - 800^oC是用来解释振动焊接。草酸的热重曲线,二水醋酸锂、四水合乙酸镍和羧酸盐的混合物前兆显示减肥由于蒸发和分解过程。的最佳条件制备的粉末是750^o为44 C h。的倪^{3 +}内容总镍和镍的氧化态是68.33%和2.68,分别。扫描电子显微图显示好的结晶度。一个可能的机理,提出了粉形成。

关键字

李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂草酸,溶胶-凝胶方法,形成机制

介绍

由于良好的电化学性能,三个过渡金属氧化物,描写₂O₄,LiCoO₂和LiNiO₂,被认为是用于在锂电池阴极材料[1 - 4]。欧洲杯足球竞彩描写₂O₄是便宜的材料,但它显示了,而可怜的循环性能[2]。LiCoO₂显示高流动性但很昂贵的[2],是有毒的。LiNiO₂是一个有前途的阴极材料由于其庞大的放电容量和低成本[1 - 3]。因此,它是有用的学习在这氧化物的制备和表征。

这里有几种方法来准备_{1 - x}倪_{1 + x}O₂。他们是固态反应和解决方案方法[4]。固态反应很难控制化学计量学和粒度分布。因此,解决方法也已经被开发出来,以克服这些问题。溶胶-凝胶方法,选择一个解决方案的方法,目前的研究。比较固态反应,溶胶-凝胶法等方法有几个优点,容易控制化学计量学,submicron-size粒子,均匀性好。欧洲杯猜球平台此外,较短的时间和更低的温度是用于过程(4、5)。研究的目的是找到最优条件的准备_{1 - x}倪_{1 + x}O₂由溶胶-凝胶法与后续煅烧粉在不同温度和时间在空气中。决定以最优条件获得最好的电化学性能的产品。

实验

以下类似的程序准备锂锰氧化物[6],李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂使用二水醋酸锂和镍粉制备醋酸四水合物的羧酸盐前体如图1所示。醋酸醋酸锂和镍是溶解在乙醇1:1摩尔比。草酸在乙醇添加酸总金属摩尔比为1:1。混合物加热在50 - 60^oC,直到干前兆。前体是precalcined享年450岁^oC 6 h,并进一步在650 - 800年在空气中煅烧^oC 14-48 h。粉使用(1)深入分析热重分析仪(TGA、珀金埃尔默模型TGA7)升温速率的20倍^oC.min¹在氮气氛,(2)傅里叶变换红外光谱仪(那些时光仪器公司,红外光谱,Nicolet模型510红外)与溴化钾作为稀释剂和经营范围在400 - 4000厘米¹,(3)x射线衍射仪(XRD、西门子、模型D500)在20 kV, 15马和Cu-K_α作为目标,(4)扫描电子显微镜(SEM、JEOL模型房子- 840 a)在20 kV,(5)原子吸收分光光度计(AAS、Shimazu模型aa - 680)确定锂和镍的含量和(6)滴定法确定倪^{3 +}内容。

结果和讨论

减肥

混合物的TGA研究了羧酸盐前体在氮气氛与草酸、乙酸二水醋酸锂和镍四水合物如图2所示。

草酸显示了两个离散减肥区域范围内的40 - 330°C。吸附水的蒸发和唯一草酸在40 - 150°C和150 - 330°C,分别。有两个减肥二水醋酸锂的地区由于吸附和晶格水的蒸发40 - 228°C的分解乙酸离子在338 - 470°C [7]。四水合乙酸镍显示了三个离散的重量损失。吸附的蒸发和晶格水、乙酸离子的分解和剩余有机成分在40 - 209°C [7], 271 - 390°C[7]和390年-500°C,分别。羧酸盐的混合物前驱,有四个减肥地区由于乙醇和吸附水的蒸发在40 - 144°C,草酸在150 - 330年的分解°C的分解乙酸离子锂和镍醋酸纤维素热解的330 - 400°C和剩余有机化合物在400 - 600°C。草酸可能扮演的分解乙酸离子。终止减肥的前兆表明锂镍氧化物可能形成在600°C和更高的温度。

振动焊接

前体和煅烧粉的红外光谱谱图3所示。前体的光谱显示了残留水的地伸展的范围2900 - 3700厘米¹[8]。结果是一致的减肥TGA的前兆显示在第一个地区水的脱水。非对称和对称的首席运营官拉伸的羧基与金属离子在1610和1360厘米¹分别[8]。没有自由羧基表明,羧酸的羧基组参与协调。

粉末煅烧的光谱在650 - 800°C显示地拉伸的强度严重下降。有机化合物的羰基和羧基团体没有检测到。的拉伸和弯曲带有限公司₃^{2 -}发现在1410 - 1510厘米吗¹和880厘米¹分别[8]。CO的浓度₃^{2 -}与煅烧温度的增加减少。没有公司₃^{2 -}发现在800°C煅烧。根据煅烧过程,nickel-oxygen乐队显然是发现在400 - 600厘米¹[9]。

阶段分析

粉末煅烧的XRD峰在650 - 800^oC在空气中24 h如图4所示。在650年和700年^oC,李粉_{1 - x}倪_{1 + x}O₂(0≤x<1)包含李[10 - 12]₂倪₈O₁₀[13]和李₂有限公司₃[14]作为杂质。两non-stoichiometric和化学计量阶段的峰值衍射从相同的飞机和在2θ但强度不同的[13]。在750年和800年^oC,只有李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂被检测到。在650^oC,山峰被广泛证明粉很细粒。粒径较大的粉越来越水晶在更高的温度。

李的纯化_{1 - x}倪_{1 + x}O₂小缺锂的需求。锂镍氧化物的制备的最佳条件是确定的强度比我₍₀₀₃₎/我₍₁₀₄₎和我_{(006 + 102)}/我₍₁₀₁₎XRD模式(4、7、15、16)。粉末的强度比率图5所示。我的最大₍₀₀₃₎/我₍₁₀₄₎和最小我_{(006 + 102)}/我₍₁₀₁₎比率是氧化的参数来确定最佳性能(4、7、15、16)。最大和最小强度比率从粉末煅烧获得在650 - 800^o在空气24 h C的温度750^oC。

最大强度比对应的订购锂和镍离子。阳离子驻留在正常的格子将促进电荷载体的扩散导致良好的电化学性能,如充电容量和可逆性的电化学反应[4]。最低强度比对应最好的六角订购[15 - 17]也是促进电化学性能的关键因素。

可能的形成机制

在煅烧过程中,前驱物分解方程的几个步骤:

NiO (s)完美的晶格得到方程(2)与环境空气中的氧气会导致NiO (s)不完美的晶格含带负电荷的空缺和电子洞[18]。环境空气中的氧气吸附于NiO (s)完美的晶格。吸附的氧气用化学方法吸收通过吸引一个电子从倪^{2 +}和倪^{3 +}或电子空穴形式。化学吸附氧完全电离,形成O^{2 -}形式和另一个洞。与此同时,倪^{2 +}从正常的晶格扩散对NiO (s)晶体的表面与氧气完全电离的离子和带负电的空置形式在水晶里面。镍和氧离子占据正常晶格表面的晶体。李⁺离子(见方程(3))填入带负电荷的空缺和电子空穴与倪相关联^{2 +}形成倪^{3 +}。每一个李⁺进入结构,倪^{2 +}是氧化镍^{3 +}。李的存在⁺稳定同等数量的倪^{3 +}或电子空穴的晶体。由于浓度梯度,李的通量⁺和倪^{3 +}建立了离子。李⁺和倪^{3 +}离子排列和李的六角结构_{1 - x}倪_{1 + x}O₂最后形式[7,17日,19日20]。NiO分子方程(2)是新兴的,所有人都改变了_{1 - x}倪_{1 + x}O₂。化学反应可以写成

2 (1 + x) NiO (s) + (1 - x)₂O (g) + 0.5 (1 - x) O₂(g)→2李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂(年代)(4)

意思是镍的氧化态

镍(镍的总含量^{3 +}+倪^{2 +})和镍^{3 +}决心使用原子吸收光谱法和滴定法。倪^{3 +}减少到倪^{2 +}硫酸过量的铵铁(II)和背部与高锰酸钾滴定。意味着李镍的氧化态_{1 - x}倪_{1 + x}O₂计算使用方程

先进材料的电子书欧洲杯足球竞彩

编译的采访、文章和新闻在去年。欧洲杯猜球平台

下载一个免费的副本

意思是氧化态=2 + N(5)

其中N是Ni的摩尔分数吗^{3 +}总摩尔的镍。的内容镍、锂、镍^{3 +}/(倪^{3 +}+倪^{2 +})和平均氧化态镍图6和图7所示。在650 - 800^oC,有两个镍的存在^{2 +}和倪^{3 +}。镍的含量增加而增加的温度由于李的蒸发过程₂O。锂蒸发的速率与温度的增加导致增加的电化学性能的恶化水晶(15、16)。在650 - 750^oC,倪^{3 +}增加是由于氧化镍吗^{2 +}在李₂倪₈O₁₀正如前面解释道。建立了还原过程。氧化过程占主导地位;因此,倪^{3 +}增加到最大值在750^oC。在800^oC,李⁺随着减少倪迅速蒸发^{3 +}对倪^{2 +}。然后,倪^{3 +}内容迅速下降。

平均氧化态镍粉末煅烧在650 - 800^oC在空气中24 h是最大在750^oC。它显示了对应的平均氧化态镍、最大的镍^{3 +}内容和最优强度比率在750年的温度相同^oC。

最适温度和时间

当750年^oC煅烧是保持不变,时间是14之间的不同和48 h,最大和最小强度比率图8所示。的最佳时间煅烧是44 h。在最适温度和时间,倪^{3 +}内容和平均氧化态镍68.33%和2.68,分别。粉的XRD模式在最佳煅烧温度和时间是如图9所示,由李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂单相。

外部形态

李的外部形态_{1 - x}倪_{1 + x}O₂粉末煅烧的最佳条件是使用SEM观察,如图10所示。粉由0.3 - 2μm方面谷物在XRD显示良好的结晶和尖锐的峰值模式。

结论

李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂粉由溶胶-凝胶法成功地准备使用草酸作为螯合剂与后续煅烧650 - 800^oC 14-48 h。李的形成机制_{1 - x}倪_{1 + x}O₂简要解释如下

前体→李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂李(s) +₂倪₈O₁₀李(s) +₂有限公司₃(年代)

(1 - x)李₂倪₈O₁₀(年代)→2李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂(s) + (6 -10 x) NiO (s)

李₂有限公司₃(年代)→李₂O (g) +有限公司₂(g)

2 (1 + x) NiO (s) + (1 - x)₂O (g) + 0.5 (1 - x) O₂(g)→2李_{1 - x}倪_{1 + x}O₂(年代)

XRD模式显示的单相锂镍氧化物在750年和800年^oC煅烧。我的最大₍₀₀₃₎/我₍₁₀₄₎和最小我_{(006 + 102)}/我₍₁₀₁₎强度比,最大的镍^{3 +}内容和最高氧化态镍存在的在750年的温度相同^oC。的最佳条件制备的粉末是750^o为44 C h。

引用

1。Arai h, s .冈田克也h . Ohtsuka m . Ichimura和j .山木”特征和李阴极的性能_{1 - x}倪_{1 + x}O₂用多余的锂法”、固态离子。80年(1995)261 - 269。

2。'歌和r·李”合成LiNiO的溶胶-凝胶法和电化学性能₂锂二次电池的阴极材料”,j .电源111年(2002)97 - 103。

3所示。h . Arai美国冈田克也、y .樱井和j .山木”李的热行为_{1 y}NiO₂和分解机制”、固态离子。109年(1998)295 - 302。

4所示。崔Y.M. S.I. Pyun, S.I.月亮和Y.E. Hyung,“研究电化学锂夹层多孔LiNiO的行为₂由固态电极反应和溶胶-凝胶方法”,j .电源72年(1998)83 - 90。

5。Y.K.太阳,”李尖晶石的合成和电化学研究_1.03锰₂O₄阴极材料由溶胶-欧洲杯足球竞彩凝胶法制备锂二次电池”,固态离子。One hundred.(1997)115 - 125。

6。t . Tsumura岸,h . Konno a .清水和m . Inagaki”结构和锂锰热分解Dicarboxylate系统”,Thermochim。学报,278年(1996)135 - 144。

7所示。屈服强度Lee Y.K.太阳和K.S. Nahm,”LiNiO的合成和表征₂阴极材料准备的Adiphic Acid-assisted溶胶-凝胶法制备锂二次电池”,固态离子。118年(1999)159 - 168。

8。b·史密斯,“红外光谱的解释”,CRC出版社,纽约,(1999)243 - 249。

9。s . Castro-Garcia c·朱利安和硕士Senaris-Rodriguez Li-Ni-Co氧化物的结构和电化学性能通过Succinic-acid-assisted湿化学合成技术”,国际比赛。j . Inorg。板牙。3(2001)323 - 329。

10。w·李,j . n .雷蒙和j·r·Dahn”李的晶体结构_x倪_{2 x}O₂和一个有序无序转变”、phy气体点阵模型。启B,46(1992)3236 - 3246。

11。m·m·拉奥c . Liebenow m . Jayalakshmi h·伍尔夫,古思和f·朔尔茨,”LiNiO高温燃烧合成和电化学表征₂,LiCoO₂和描写₂O₄锂离子二次电池”,j .固态Electrochem。5(2001)348 - 354。

12。m·r·Palacin d落叶松,a . Audemer n . Sac-Epee和Amatucci j . m . Tarascon LiNiO的“低温合成₂、反应机理、稳定性和电化学性质”,j . Electrochem。Soc。144年(1997)4226 - 4236。

13。j·d·Hanawalt“1985粉末衍射文件,无机阶段,搜索手册》,JCPDS国际中心的衍射数据,PA 19081,美国,(1985)。

14。林……,K.Z. Fung) Y.M.宝贝和M.H.宝贝LiNiO的结晶机制₂合成了Pechini法”,j .晶体生长226年(2001)148 - 157。

15。b J黄,r·桑和h陈总,”利尼的合成条件对电化学性能的影响_{1 y}有限公司_yO₂锂充电电池的阴极”,j .电源5059年(2002)1 - 9。

16。g . t . k . Fey诉萨勃拉曼尼亚和j·g·陈,“Non-stoichiometric锂镍钴氧化物的合成及其结构和电化学表征”,Electrochem。Commun。3(2001)234 - 238。

17所示。j . n .雷蒙e .雷森C.D.琼斯和jr Dahn,”李的结构和电化学_x菲_y倪_{1 y}O₂”,固态离子。61年(1993)335 - 344。

18岁。n·比尔克和G.H. Meier介绍高温氧化的金属,爱德华·阿诺德”,伦敦(1983)38-40。

19所示。林……,K.Z. Fung) Y.M.宝贝和M.H.宝贝李的结晶动力学和机理_x倪_{2 x}O₂(0<x≤1)从李₂有限公司₃和NiO”, j .晶体生长234年(2002)176 - 183。

20.诉比安奇,d . Caurant n . Baffier c . Belhomme e . Chappel g . Chouteau巴赫,摩根大通(J.P. Pereira-Ramos, a . Sulpice和P。Wilmann”的合成、结构表征和磁性Quasistoichiometric LiNiO₂”,固态离子。140年(2001)- 17。

详细联系方式

Titipun Thongtem

理学院,清迈大学欧洲杯线上买球

清迈50200

泰国

电子邮件:(电子邮件保护)和(电子邮件保护)

颂猜Thongtem

理学院,清迈大学欧洲杯线上买球

50200年清迈,

泰国

这篇文章也发表在印刷形式“材料和材料加工技术的进步”,7 [1](2005)71 - 76。欧洲杯足球竞彩