融盐铝电解中若干物理化学问题的研究

概述了融盐铝电解中若干物理化学问题,这些是50多年来作者一直思索着的问题·其中涉及电极湿润性,金属在融盐中的溶解,制取铝基母合金,工业铝电解槽的能量平衡,以及低温铝电解·所得的结论,是也有,非也有,希望继续加以研究·     

微纳结构硅在锂离子电池中的研究现状

近年来,随着人们对能量需求的日益增大,已商业化应用的石墨电极已经很难满足高性能电子产品对高能量密度的需求,因此发展高能量密度的锂离子电池显得尤为重要。在已研究的先进材料中,硅已被证明存在巨大的储能潜力,其理论比容量（约4 200 mA·h·g^-1）远高于已商业化应用的石墨类电极材料。对锂离子电池中硅电极材料的微纳结构、制备方法、电化学性能及相关机理进行了总结,目的是研究不同结构的硅电极材料对电池性能的影响,以找到性能较为优异的硅电极结构。结果表明,在已被研究的硅基复合材料中,核壳结构和多壁纳米管结构硅电极材料在电化学性能方面均体现出了明显的优势。最后简要分析了硅基电极材料发展中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。     

液流电池电解质的溶液化学研究最终报告

针对高稳定性、高活性全钒液流电池电解液以及高能量密度单液流电池沉积型电对及固体电极电化学性能与电解质溶液之间构效关系、高稳定性浓电解质溶液化学理论及作用机制等关键科学问题,以具备较大应用潜力的全钒双液流以及锌/镍、全铅单液流电池体系电解质的溶液化学为研究重点,通过电化学测试与材料物性表征相结合,深入研究了电解质溶液对全钒双液流以及碱性沉积型锌负极和电池性能的影响,阐明了电解液流速、锌沉积面容量和电流密度的关联;考察了不同种类的无机、有机添加剂以及添加剂中的官能团对电解液的热稳定性以及电化学活性的影响,深入研究了电解液溶液及添加剂对固体氧化镍正极活性和稳定性的影响,探讨了电解液添加剂与锌负极和氧化镍正极的相容性;研究了全铅单液流电池电解质溶液的物化性质,探明电解液组成对电极性能的影响规律;研究了电解液添加剂对全铅单液流电池电极性能的影响及其作用机制;考察了支持电解质对电解液的热力学稳定性、电化学活性以及循环稳定性等的影响,优化了电解液的组成,提高了电池充放电的能量效率和循环稳定性。重要的创新点包括以下方面:(1)确定了对于全钒液流电池电解液的热稳定性和电化学性能具有积极作用的添加剂结构和支持电解质组成;(2)阐明全铅单液流电池电解液中铅活性离子对电极性能的影响规律,优化了铅离子浓度;(3)提出电解液中添加电解PbO_2,降低沉积型PbO_2电极极化,抑制铅累积和枝晶的新方法,获得了高活性、高沉积均匀性Pb负极和PbO_2正极。     

利用Na~+·β-Al_2O_3固体电解质浓差电池测定铝中钠活度

利用 Na~+·β-Al_2O_3 固体电解质组成浓差电池,测量了电解与非电解两种情况下与冰晶石-氧化铝熔体平衡的铅中钠活度。研究了钠活度随熔体温度、分子比、氧化铝浓度及阴极电流密度的变化。实验还表明,电解情况下阴极铝液中的钠活度远大于非电解的静态平衡时铝液中的钠活度。     

铝－空气电池的研究

铝是一种丰富廉价的有色金属，铝—空气电池作为一种新型燃料电池，由于有低成本、无毒害、高功率、高能量密度等优点，受到了极大重视。阐述了铝—空气电池的工作原理，并对其阳极铝合金配方、空气阴极、催化剂、电解液等方面的研究概况进行了叙述，提出了铝—空气电池的研究发展方向。     

复杂铝电解质物相的组成

利用X射线衍射分析法研究了复杂铝电解质的物相组成,同时研究了冷却条件对电解质物相的影响·结果表明氟化钙、氟化锂、氟化镁等添加剂在酸性电解质中的物相要比在碱性电解质中的复杂;氧化铝的存在形式与氧化铝的浓度有关;氟化钙的物相在不同冷却条件下具有不同的形式·这些结果的获得对工业铝电解质分子比的分析具有重要意义     

CaCl_2-NaCl熔盐中Fe~(3+)电化学行为的循环伏安分析

利用ZrO_2(Y_2O_3)固体电解质管集成构建Pt,O_2(air)|ZrO_2作为参比电极的电化学电池,采用循环伏安法在1273、1323、1373、1393K温度下对溶解0.5%Fe2O3的CaCl2-NaCl共晶熔盐中Fe~(3+)的电化学行为进行研究,分析了Fe~(3+)在Pt电极上的还原机理,并计算了电极反应交换电子数、Fe~(3+)扩散系数与Fe~(3+)扩散活化能等电化学参数。结果表明,在实验温度范围内,熔盐中Fe~(3+)在Pt电极上还原为Fe的反应是一步还原并受扩散控制的可逆过程;随着温度升高,Fe~(3+)扩散系数增大,Fe~(3+)扩散活化能为97.91kJ·mol-1。另外,本实验测得的Fe~(3+)扩散系数与文献值基本相符,因此,可以认为利用该电化学电池装置研究溶解有Fe2O3的CaCl2-NaCl溶盐的电化学行为是可行的。     

铝-空气电池的研究

铝是一种丰富廉价的有色金属,铝-空气电池作为一种新型燃料电池,由于有低成本、无毒害、高功率、高能量密度等优点,受到了极大重视.阐述了铝-空气电池的工作原理,并对其阳极铝合金配方、空气阴极、催化剂、电解液等方面的研究概况进行了叙述,提出了铝-空气电池的研究发展方向.     

含铝络合离子在铜电极上的电沉积

采用循环伏安法研究了含铝络合离子在铜电极上的电沉积,以探明含铝络合离子在铜电极上的电极过程及表面合金化.循环伏安结果表明,含铝络合离子在铜电极上还原时,铝络合离子首先被还原为金属铝,接着生成的金属铝与铜基体形成铜铝合金.电沉积实验后采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线物相分析仪对样品进行形貌表征及成分分析,扫描电镜及样品侧面线扫描照片结果表明,含铝络合离子在铜电极上析出时与铜基体形成合金,具有明显的过渡层.X射线物相分析结果表明合金为AlCu和Al2Cu,这与铝在铜电极上的循环伏安曲线相吻合,即生成两种新的产物铜铝合金.     

二次电池储能机理的电化学谱学研究进展

随着人类社会向电动化、信息化和智能化快速迈进,对可充式二次电池的需求急剧增加.二次电池的性能在很大程度上取决于其电池材料的组成、结构与性质,以及它们在充放电循环过程中的晶相、电子结构与局域结构演化、界面形成与重构行为.深入了解电池电极材料和电极/电解质界面的特性,尤其是它们在循环过程中的动态演化行为,对于优化当前二次电池体系及开发新材料和新体系以提升其性能至关重要.近年来,随着各种谱学技术,尤其是电化学原位谱学技术的快速发展,在二次电池电化学反应机理和构效关系研究中取得了重要的研究进展,为二次电池科学和技术的发展提供了强大支撑.本文结合本课题组的研究工作,综述了几种先进的谱学技术,特别是电化学原位X射线衍射及吸收谱、固体核磁共振谱学及其成像技术在二次电池研究中的应用.     

镧含量对铝合金牺牲阳极海水综合电化学性能的影响

【目的】分析Al-Zn-In-Si系牺牲阳极添加不同含量配比的稀土元素镧(La)时,其电化学性能的作用规律,获得在海水环境下最佳牺牲阳极电化学性能的La添加量。【方法】通过模拟海洋环境,采用XRD分析、极化曲线、交流阻抗(EIS)和恒电流加速试验等方法,研究含La铝合金牺牲阳极的开路电位、工作电位、溶解形貌、电流效率以及极化等行为及其发生机理。【结果】La的加入改变了铝合金牺牲阳极溶质元素的存在形式,并随着含量的变化对其产生不同程度的影响;EIS谱表明含La铝合金牺牲阳极活化溶解过程体现了点蚀诱导期和发展期,极化曲线表明加入过量La后铝合金牺牲阳极的腐蚀电位变正,活化性能变差;恒电流测试实验表明加入La后铝合金牺牲阳极的电流效率有所升高。【结论】适量添加稀土元素La可有效改善铝合金牺牲阳极在海水中的电化学性能,其中La含量为0.2%的铝合金牺牲阳极电流效率最高。     

Sol-gel Method Synthesized Polyhedron SnO_2 Anode Material for Lithium Ion Battery

1 Introduction Tin-based oxides will be promising anode materials for lithium ion batteries due to its high specific capacity, low potential platform, and safety[1]. Many methods have been applied to synthesize SnO2 materials of different morphologies, such as chemical vapor deposition, spray, sol-gel method[2]. Triblock copolymer poly (ethylene oxide)-block-poly (propylene oxide)-block-poly (ethane oxide) (P123) has been used as surfactant to prepare nano-crystalline tin oxide particles[3]. In this pap...     

A Template Roure to Prepare Nanowire Arrays of Amorphous Cabon Nanotube-coated Single Crystal Tin Dioxide

1 Results Tin oxide is an important n-type semiconductor of wide band due to its numerous potential applications in resistors, gas sensors, dye-based solar cells, and transparent conducting coatings for glasses and electrodes. It is also prospective anode material for high-energy density lithium ion batteries[1]. So far much work has been conducted on one-dimensional (1-D) metal oxides because their large ratio of surface/volume and their congruence of the carrier screening length with their lateral dim...     

铝电解生产中阳极效应的Cusp突变模型

采用突变数学中的Cusp模型描述了铝电解中阳极效应和生产过程,给出了电解过程的行为曲面和分叉集,在模型的基础上讨论了阳极效应发生和熄回的滞后及阳极反应的势阱。认为,阳极效应也是一种平衡态,它的发生和熄回有着严重的滞后。     

铝电解中的电极过程——Ⅰ. 阳极过程

研究了铝电解中的阳极反应、阳极过电压、电解质对炭电极的湿润性、双电层电容、交流阻抗、阳极效应等阳极过程,得出了可以相互证明的结论.①在阳极区可发生5个电化学反应,阳极产物分别是CO,CO2,COF2,CF4和F2;②在电流密度为0.02～1.2A/cm2范围内符合Tafel方程*反应控制步骤为化学反应CxO·O分解反应的迟滞,反应级数为0.5级;③测量了冰晶石-氧化铝熔体在石墨电极上的湿润性和双电层电容.发现在1.0V左右,湿润角有一最大值,双电层电容有一最小值,因此认为此电位为零电荷电位;④提出了发生阳极效应的新机理*认为当电解质中Al2O3质量分数＜2%时,是F-离子放电引起的阳极效应,而当Al2O3质量分数＞2%时,阳极效应的发生是因为阳极气体的阻塞     

Nanostructure designing and hybridizing of high-capacity silicon-based anode for lithium-ion batteries

Lithium-ion batteries have long been used in electronic products and electric vehicles, but their energy density is slowly failing to keep up with demand. Because of its extraordinarily high theoretical specific capacity, silicon is regarded as the most potential next-generation anode material for practical lithium-ion batteries. However, its unavoidable volume expansion issue can cause electrode deformation and loss of electrical contact during cycling,resulting in significant performance reduc...     

铜氧化物材料的制备及其在锂离子电池负极材料中的应用

铜氧化物作为重要的过渡金属氧化物,已经被广泛地应用于超导体、气体传感器、多相催化、磁力储存媒介、场发射能源、太阳能电池设备和锂离子电池等领域.由于铜氧化物低成本,容易制备,高安全性,环境友好和高理论比容量等优点,受到研究者的广泛关注.对铜氧化物的制备方法,尤其是在锂离子电池负极材料中的应用进行了综述,并对进一步提高铜氧化物材料电化学性能的研究趋势进行了展望.     

Confining ultrafine SnS nanoparticles in hollow multichannel carbon nanofibers for boosting potassium storage properties

SnS has been extensively investigated as a potential anode material in potassium-ion batteries (PIBs) for its high theoretical capacity.Nonetheless,it suffers a...     

Metal–air batteries: A review on current status and future applications

Metal–air batteries(MABs) have been paid much more attention owing to their greater energy density than the most advanced lithium-ion batteries(LIBs). Rechargeable MABs are considered as promising candidates for the next-generation of energy storage techniques for applications ranging from large-scale energy storage systems to electric vehicles and portable devices. However, there are still numerous scientific problems that must be overcome before their commercial application. With the aim of pr...