电池体系中氮与锂的反应
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2024-09-13
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研究与设计
—
。
王 洪 １， 杨 驰 １， 郭春泰 ２
（１．绵阳师范学院 化学与化学工程学院，四川 绵阳 ６２１０００；２．天津捷威动力有限公司，天津 ３００１１２）
。
。
Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｗｉｔｈ ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｎ ｂａｔｔｅｒｙ
ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ１， ＹＡＮＧ Ｃｈｉ１， ＧＵＯ Ｃｈｕｎ－ｔａｉ２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１０００， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｊｉｅｗｅｉ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．Ｌｔｄ．， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１１２， Ｃｈｉｎａ）
Ｌｉ３Ｎ是氮和锂反应所形成的产物，也是唯一稳定存在的
碱金属氮化物。氮化锂为红色或淡红色物，是快离子导体，在
所有无机锂盐中，离子导电性最好。作为一种固体电解质，人
们已对它进行过广泛的研究。氮化锂被作为一种储氢物质进
行过研究，在 ２７０ !时，它能可逆地吸放氢，储氢量最高可达
到１１．５％［１］。金属锂和氮气直接反应可形成氮化锂，锂在氮气
中燃烧或氮与溶解在钠中的锂反应也可产生氮化锂。本文介
绍一种利用充放电过程生成氮化锂的新方法，当对以过渡金
属为阴极、碳为阳极的电化学系统进行充电时，锂会插入到碳
层中形成层状 ＬｉＣ
ｘ
（
ｘ
≈６）［２－３］，当 Ｎ２向该系统中充入氮气时，在
充放电过程中，在阳极上就会形成 Ｌｉ３Ｎ，并且这一过程可以在
室温下顺利完成。
人造石墨：粒度 ２０ μｍ；ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）：本实验室
合成，粒度 ６μｍ；电解液：１ ｍｏｌ／Ｌ ＬｉＰＦ６；溶于
Ｖ
（ＥＣ－ 碳酸乙烯
酯）"
Ｖ
（ＤＭＣ－ 碳酸二甲酯）为１#１的混合溶剂；ＰＰ 膜：１６
μｍ；氮气和氩气属高纯［氮含量≥９９．９９９ ６％（体积分数）；氧含
量：１０$６％（体积分数）］；Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ），使用 ＭｇＫα
（１ ２５３．６ ｅＶ） Ｘ 射线源。
实验在如图 １所示的装置中进行，阴极是 ＬｉＮｉＯ２涂布在
铝箔上所构成，阳极是石墨粉涂布在铜箔上形成，所用粘接剂
为ＰＶＤＦ（聚偏氟乙烯），涂后在加热条件下将阴、阳极压实。
将正极、隔膜和负极顺次叠合卷进，装入图 １所示的装置内，
然后充入电解液 ＬｉＰＦ６［１ ｍｏｌ ＬｉＰＦ６溶于碳酸乙烯酯 ／碳酸甲
乙酯 ＝１／１（体积比）的混合溶剂中形成］，阴、阳极分别用金属
片从壳上接出。反应装置 １外接有一液压计，用以测量系统中
压力的变化量，参加反应氮的量由压力的变化量进行计算。
阴、阳极的组装和电解液的注入都在充有 Ｎ２和Ａｒ 气的
手套箱中进行，充放电循环后的电极在充有氩气的手套箱内
进行拆散，浸渍于 ５０％的甲酸水溶液中，用离子色谱仪测量浸
渍后溶液中的铵离子含量。
摘要：
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