电池体系中氮与锂的反应

3.0 2024-09-13 136 4 447.27KB 3 页 10龙币

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研究与设计

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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）

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Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｗｉｔｈｌｉｔｈｉｕｍｉｎｂａｔｔｅｒｙ

ＷＡＮＧＨｏｎｇ１，ＹＡＮＧＣｈｉ１，ＧＵＯＣｈｕｎ－ｔａｉ２

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉａｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１０００，Ｃｈｉｎａ；

２．ＪｉｅｗｅｉＰｏｗｅｒＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１１２，Ｃｈｉｎａ）

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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。

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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：１ｍｏｌ／ＬＬｉＰＦ６；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≥９９．９９９６％（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

（１２５３．６ｅＶ）Ｘ射线源。

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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［１ｍｏｌＬｉＰＦ６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。

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2013.2Vol.37No.2ÑÐ¾¿ÓëÉè¼ÆÊÕ¸åÈÕÆÚ£º2012-08-02»ù½ðÏîÄ¿£ºËÄ´¨Ê¡½ÌÓýÌü×ÊÖúÏîÄ¿(11ZA165)£»ÃàÑôÊ¦·¶Ñ§Ôº×ÊÖúÏîÄ¿(2011D01)×÷Õß¼ò½é£ºÍõºé(1959198µç³ØÌåÏµÖÐµªÓëï®µÄ·´Ó¦2013.2Vol.37No.2ÑÐ¾¿ÓëÉè¼Æ1992½á¹ûºÍÌÖÂÛ2.1µç³¡¶ÔµªÆøÓëï®·´Ó¦µÄÓ°ÏìÈçÍ¼2ËùÊ¾£¬ÔÚ¶ÔÌåÏµ½øÐÐ³ä·ÅµçÊ±£¬ÈçÏµÍ³ÄÚ³äÈëµÄ±£»¤ÆøÊÇë²Æø£¬ÌåÏµµÄÑ¹Á¦»á...

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