“这一发现突出了诸如尖晶石之类的材料的令人难以置信的潜力,这些材料长期以来一直以其美学品质而闻名,但现在揭示了深刻的科学能力,” Liew Family教授兼芝加哥大学分子工程学院的Liew Family教授兼研究副院长David Awschalom教授说。
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由La 3+和Er 3+阳离子联合实施大学,法萨拉巴德大学,38000,巴基斯坦C电气与生物物理学,韩国大学,首尔01897,韩国,韩国,在目前的工作中,稀土共同兴奋剂(RE 3+),LA和ER阳离子,LA和ER阳离子对CD-ZN Spinel Ferrites的物理和介电对cd-ZZN Spinel Ferrites的物理和介电的作用,由olter of-gel-gel-gel-gel-gel-geloso ofero unodocoustoso ofero Ondrouto ofero Ondroposo Ondero Ondero Ondero Ondero Ondero Ondero Ondero Onectose Onect。分别以550℃和750℃的偶尔钙化,分别为2小时8小时。使用XRD,FTIR和电介质测量研究了所获得的样品。XRD粉末模式验证了所有与FD-3M空间基团的所有AS合成铁氧体的尖晶石结构的单相生长。获得的结果表明,晶格常数随着ER 3+浓度的增加而降低,而晶粒尺寸随着ER 3+浓度的增加而显示出增加的行为。FTIR结果揭示了存在两个主要吸收带,即范围405-428 cm -1的低频带和范围523-550 cm -1的高频带,这是尖晶石结构形成的证据。LCR测量用于研究LA 3+和ER 3+的共掺杂对频率响应准备样品的各种介电参数的影响。介电常数和损耗随着ER 3+的掺入而降低,同时观察到AC电导率的增加。观察到的特性表明,准备好的材料是用于在高速微波炉和射频设备中应用的合适候选物。(2024年8月31日收到; 2024年11月14日接受)关键字:La&er共同取代的CD-ZN Ferrites,结构,XRD,FTIR,介电属性1。简介铁氧体材料是由含有铁离子作为其主要成分的氧离子组成的重要类别。它们是陶瓷磁性材料,并发生在各种晶体结构中,但是,尖晶石结构是其中之一,已被广泛研究和报告。尖晶石结构的概念取自MGAL 2 O 4 [1]。该结构由以封闭式FCC形式结构的氧化离子组成,并具有两个类型的间质位点,即四面体和八面体位置。尖晶石铁氧体包含一般式AB 2 O 4,其中“ A”和“ B”代表四面体和八面体位点上的二价和三价金属阳离子[2]。这些材料引起了研究人员的重视研究,以研究其结构,并在各种技术应用中使用电气,介电和磁性。尖晶石铁氧体被归类为软磁性材料,并包含高渗透率[3],良好的化学稳定性,较大的表面积,优势电阻率和低成本[4]和低涡流损失[5],可以使用即将进行的讨论中提到的各种技术轻松地修改和官能化。由于上述属性,这些材料对于记录头,数据存储设备,波浪吸收器,电子设备,高速微波炉和射频设备的制造具有重要意义[6-9]。
Table 1 Lattice parameters of the as-prepared samples Parameters x = 0.0 x = 0.125 x = 0.25 x = 0.375 x = 0.5 β (degree) ±0.05 0.1518 0.1812 0.1940 0.2627 0.8281 D (nm) ±0.05 57.33 48.02 44.87 33.14 10.51 d (Å) 2.5234 2.5221 2.5213 2.5188 2.5149 a (Å) 8.3694 8.3647 8.3622 8.3542 8.3410 V (Å) 3 586.25 585.27 584.75 583.06 580.31 L A (Å) 3.6239 3.6219 3.6208 3.6173 3.6116 l b(Å)2.9585 2.9569 2.9560 2.9532 2.9485γ(Å)0.7495 0.7491 0.7488 0.7481 0.7469 D x(g /cm 3)5.1385 5.2448 5.2448 5.2448 5.3471 5.3471 5.4606 5.4606 5.55848 S(MON 33.15 102.15 P 227.19 190.42 177.98 131.57 41.81 𝜀0.0020 0.0020 0.0024 0.0026 0.0026 0.0036 0.0112δ×10 -4(nm -2)±0.05 3.05 3.04 4.33 4.33 4.96 4.96 9.10 9.10 90.40
摘要:基于氯化物的固体电解质是由于其高LI +离子电导率和与高压氧化物阴极的全溶剂锂电池相关的材料而引人入胜的材料。然而,这些材料的主要示例仅限于三价金属(例如SC,Y和IN),这些金属价格昂贵且稀缺。在这里,我们通过用二二元和四价金属(例如Mg 2+和Zr 4+)代替三价金属来扩展这种材料家族。我们合成李2 mg 1/3 zr 1/3 cl 4在尖晶石晶体结构中,并将其性质与先前报道的高性能LI 2 SC 2/3 Cl 4进行比较。我们发现Li 2 mg 1/3 Zr 1/3 cl 4的离子电导率较低(在30°C时为0.028 ms/cm),比同构结构LI 2 SC 2/3 Cl 4(30°C时1.6 ms/cm)。我们将这种差异归因于Mg 2+和Zr 4+在LI 2 mg 1/3 Zr 1/3 Cl 4中的无序排列,这可能会阻止LI+迁移途径。但是,我们表明,Li 2 -Z Mg 1 - 3 Z /2 Zr Z Cl 4之间的Aliovalent取代在Li 2 MgCl 4和Li 2 Zrcl 6之间可以提高离子电导率,而ZR 4+含量的增加,可能是由于引入了Li +空位。这项工作为基于卤化物的固体电解质打开了一个新的维度,从而加快了低成本固态电池的开发。■简介
全稳态锂离子电池(LIB)吸引了潜在安全的存储系统。1-7此外,近年来,已经对3D打印技术进行了调整以使Libs的制造,从而允许方便地生产柔性设计,例如微型3D形状。原则上,使用简单的打印系统可以将这种微电池直接集成到包含各种电子设备的基板上。最近,已经提供了用于Lib的阴极和阳极的3D可打印墨水。8-13在此工作,Lewis等。 意识到,使用3D可打印电极制造的锂离子微生物具有正确调整的流变学和电化学特性。 8 Kohlmeyer等。 开发了阴极的Lifepo 4和LiCoo 2(LCO)墨水,阳极的Li 4 Ti 5 O 12(LTO)油墨。 11这些墨水由通常用于电极制备的材料组成:活性材料,碳纳米纤维,聚(乙烯基氟化物)(PVDF)(PVDF)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。 可打印的电解质墨水对于打印完整的电池也很重要,并且一些研究小组报告了可打印电解质,如表S1所述。 14-18 Cheng等。 使用高温直接ink写作技术开发了3D打印的混合固态电解质。 15电解质墨水由溶解在n-丙基-N-甲基吡咯烷的N-丙基N-甲基 - n-甲基 - 甲基二硫酸锂(li -tfsi)组成8-13在此工作,Lewis等。意识到,使用3D可打印电极制造的锂离子微生物具有正确调整的流变学和电化学特性。8 Kohlmeyer等。 开发了阴极的Lifepo 4和LiCoo 2(LCO)墨水,阳极的Li 4 Ti 5 O 12(LTO)油墨。 11这些墨水由通常用于电极制备的材料组成:活性材料,碳纳米纤维,聚(乙烯基氟化物)(PVDF)(PVDF)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。 可打印的电解质墨水对于打印完整的电池也很重要,并且一些研究小组报告了可打印电解质,如表S1所述。 14-18 Cheng等。 使用高温直接ink写作技术开发了3D打印的混合固态电解质。 15电解质墨水由溶解在n-丙基-N-甲基吡咯烷的N-丙基N-甲基 - n-甲基 - 甲基二硫酸锂(li -tfsi)组成8 Kohlmeyer等。开发了阴极的Lifepo 4和LiCoo 2(LCO)墨水,阳极的Li 4 Ti 5 O 12(LTO)油墨。11这些墨水由通常用于电极制备的材料组成:活性材料,碳纳米纤维,聚(乙烯基氟化物)(PVDF)(PVDF)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。可打印的电解质墨水对于打印完整的电池也很重要,并且一些研究小组报告了可打印电解质,如表S1所述。14-18 Cheng等。 使用高温直接ink写作技术开发了3D打印的混合固态电解质。 15电解质墨水由溶解在n-丙基-N-甲基吡咯烷的N-丙基N-甲基 - n-甲基 - 甲基二硫酸锂(li -tfsi)组成14-18 Cheng等。使用高温直接ink写作技术开发了3D打印的混合固态电解质。15电解质墨水由溶解在n-丙基-N-甲基吡咯烷
dz2 方向的键与 d xy 平面上的键结合,从而显著减轻 JT 畸变并抑制放电至 2.0 V 时的相变。按照这种策略,制备的尖晶石基正极实现了约 290 mA hg -1 的高可逆容量和高达 957 W h kg -1 的能量密度,并且循环稳定性得到改善。这项工作为传统尖晶石正极以低成本和可持续的方式应用于高能量密度 LIBs 找到了新的机会。关键词:锂离子电池;尖晶石基正极;局部结构连接;限制 Jahn-Teller 畸变;高能量密度。1. 简介为了应对电动汽车 (EV) 和电网储能系统 (PGESS) 对锂离子电池 (LIBs) 日益增长的需求,关键挑战之一是设计低成本、高能量密度的正极材料。 [1-3] 与现有的钴基和镍基层状正极材料(如 LiCoO 2 和 LiNi 1-xy Co x Mn y O 2(0 ≤ x+y ≤ 0.5))相比,锰基尖晶石氧化物 LiMn 2 O 4 因成本低、工作电压可接受而引起了广泛关注。[4-6] LiMn 2 O 4 已广泛应用于便携式移动电源,但由于能量密度低(<500 W h kg -1 ),未在电动汽车和 PGESS 中使用。用 Ni 部分替代 Mn,尖晶石 LiMn 2-x Ni x O 4(0< x <1)(LMNO)在接近 4.7 V 处表现出由 Ni 2+ /Ni 4+ 氧化还原对贡献的额外电位平台,将能量密度推高至 580 W h kg -1 。 [7-10] 尽管如此,由于只有尖晶石骨架上 8a 位上的锂离子可以可逆地嵌入/脱出,因此相对较低的容量(<140 mA hg -1 )可以进一步改善。 为了获得更高的容量,一种方法是将电位窗口从 3.0 - 4.8 V 扩展到 2.0 - 4.8 V,因为额外的锂离子可以在 3.0 V 以下嵌入 16c 位。 在此过程中,Mn 4+ 会还原到接近 Mn 3+ 的低价态,从而引起严重的 Jahn-Teller (JT) 畸变和从立方相到四方相(1T)的剧烈相变。 [11,12] 晶格对称性降低导致的晶格体积变化大和各向异性应变大,会在块体中引起裂纹,从而导致电接触丧失和结构降解,最终导致容量衰减。因此,通过抑制JT畸变来抑制立方-四方相变是提高3.0 V以下循环稳定性的关键。长期以来,尖晶石正极的研究主要集中在进一步提高结构稳定性,通过用Li、[6,13]Mg、[14,15]替代Mn或Ni
b' 对锂离子电池的技术需求快速增长,促使人们开发具有高能量密度、低成本和更高安全性的新型正极材料。高压尖晶石 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (LNMO) 是尚未商业化的最有前途的候选材料之一。这种材料的两个主要障碍是由于高工作电压导致的较差的电子电导率和全电池容量衰减快。通过系统地解决这些限制,我们成功开发出一种厚 LNMO 电极,面积容量负载高达 3 mAh \xe2\x8b\x85 cm 2 。优化的厚电极与纽扣电池和袋式电池级别的商用石墨阳极配对,在 300 次循环后,全电池容量保持率分别高达 72% 和 78%。我们将这种出色的循环稳定性归功于对电池组件和测试条件的精心优化,特别注重提高电子电导率和高压兼容性。这些结果表明,精确控制材料质量、电极结构和电解质优化很快就能支持基于厚 LNMO 阴极(> 4 mAh \xe2\x8b\x85 cm 2)的无钴电池系统的开发,这最终将满足下一代锂离子电池的需求,降低成本,提高安全性,并确保可持续性。'
引用(APA)Chen,M.,Zhu,L.,Chen,J.,Yang,F.,Tang,C.Y.,Guiver,M.D。和Dong,Y。(2020)。基于尖晶石的陶瓷膜与油性废水处理耦合实心污泥。水研究,169,第115180条。https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115180
