锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能

通过计算边缘碳原子及表面碳原子含量计算,研究边缘碳及表面碳原子含量对炭材料的电化学性能的作用机理。导出炭材料的结构与物理特性对炭材料的嵌锂性能的影响。通过对不同形貌、粒径、比表面积及有序程度的人造石墨、中间相炭微球及热解炭的电化学性能的研究,验证该机理的正确性。应用这一机理分析对人造石墨进行热处理改性,以及在人造石墨表面包覆无定形炭的改性作用。研究结果表明:边缘碳及表面碳原子的含量对固体-电解质中间相(SEI)膜的形成以及SEI膜的均匀、稳定性具有重要的作用,从而影响炭材料的首次不可逆容量及循环性能。     

Facile synthesis of CoFe2O4 nanoparticles anchored on graphene sheets for enhanced performance of lithium ion battery

Recently, metal oxides as high capacity anode materials had been investigated for lithium ion batteries.However, the fast capacity fading upon cycling leaded poor durability, which hindered their application as higher energy density of lithium ion battery. In this paper, a nanostructured nanocomposite with graphene supported CoFe_2O_4 nanoparticles(NPs) was prepared via simple hydrothermal reaction. The uniform CoFe_2O_4 NPs were anchored on graphene sheets, which brought a good performance on cyclability. Combined with the optimization of graphene content, the anode delivered a better capacity retention of 944 m A h g~(-1)over 50 cycles at current density of 100 m A g~(-1)and the good reversible capacity as 990 m A h g~(-1)when the rate returned from 5 A g~(-1)to 0.1 A g~(-1)after 60 cycles. The present work provided a desired structure for conversion anode materials or other electrode materials of large volume change.     

炭气凝胶微球的制备及在锂离子电池负极材料中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,在催化剂和表面活性剂的作用下经溶胶-凝胶、超临界干燥、炭化等过程合成一种新型的炭气凝胶微球。采 用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、低温氮吸附（BET）和充放电测试等表征了炭气凝胶微球微观形貌、结构和电化学性能。结果表明:炭气 凝胶微球具有纳米网络结构（孔径集中分布在3.5nm左右）,微球直径≤40μm,比表面积为555m²/g。电化学性能表现出很大的首次不可逆容量 损失,这主要与材料大的比表面积有关。但在首次循环后,具有良好的循环性能,循环20次后可逆充电容量为281mAh/g,循环效率达到100％ 。     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

锂离子电池负极材料M_2P_2S_6(M=Ni,Mn)的合成及电化学性能研究

通过室温固相法合成M2P2S6(M=Mn,Ni)层状结构材料,经XRD,SEM,EDS,IR和TG进行表征.结果表明,Mn2P2S6由粒径为40~50 nm的纳米球堆积而成,Ni2P2S6由不同大小粒子组成块状结构.将M2P2S6(M=Mn,Ni)作为锂离子电池负极材料进行电化学测试表明,M2P2S6(M=Mn,Ni)的首圈放电比容量分别高达800 m Ah/g和911 m Ah/g,说明M2P2S6化合物可能是一个潜在的锂离子电池负极材料.1     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的Al2O3包覆研究

文章采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,并采用液相包覆的方法对其进行改性处理。采用XRD、SEM、XPS以及电池测试系统等,研究了所制备材料的结构、组成、性能和包覆机理。实验结果表明:表面处理后的LiMn2O4循环性能显著提高,以A12O3对尖晶石LiMn2O4进行表面包覆,使LiMn2O4颗粒不与电解液直接接触,可以防止锰离子溶解在电解液中,获得结构稳定、循环性能优异的锂离子电池正极材料;同时Al2O3会和电解液中微量的HF反应,减小了HF对锰离子溶解的加速作用。     

细胞色素C在SAM修饰电极上的电化学行为

应用循环伏安法研究了细胞色素c在2-氨基乙硫醇自组装膜修饰金电极上的电化学行为。结果表明,细胞色素c在2-氨基乙硫醇修饰的金电极上的电子传递过程为—扩散控制的可逆反应,2-氨基乙硫醇自组装膜可用作细胞色素c电子传递的有效促进剂。依据电化学石英晶体微天平和电化学交流阻抗谱的测量结果,讨论了单分子膜的组装过程及其对促进细胞色素c电子传递的作用机制。     

Influence of Cr3+ concentration on the electrochemical behavior of the anolyte for vanadium redox flow batteries

The composition of electrolyte affects to a great extent the electrochemical performance of vanadium redox flow batteries(VRB).The effects of Cr3+ concentration in the anolyte on the electrode process of V(V)/V(IV) couple have been investigated by cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).It was found that Cr3+ causes no side reactions,but affects the electrochemical performance of V(V)/V(IV) redox reaction,including the reaction activity,the reversibility of electrode reaction,the diffusivity of vanadium ions,the interface film impedance,and the electrode reaction impedance.The experimental results show that Cr3+ within a certain concentration range can improve the reversibility of electrode reaction and the diffusion of vanadium ions.With the Cr3+ concentration increasing from 0 to 0.30 g L-1,the reversibility of V(V)/V(IV) reaction increases,while the diffusion resistance decreases.Correspondingly,the diffusion coefficient of vanadium ions increases from(5.48-6.77) × 10-7 to(6.82-8.44) × 10-7 cm2 s-1,an increase of ～24%.However,the diffusion resistance increases and the diffusion coefficient decreases when Cr3+ concentration is over 0.30 g L-1,while the impedances of the interface,the film as well as the charge transfer increase continuously.As a result,Cr3+ with a certain concentration improves the diffusion and mass transfer process,but the resistances of the film,the interface,and the charge transfer rise.Furthermore,Cr3+ concentration of no more than 0.10 g L-1 has few effect on the electrode reaction process,and that of no more than 0.30 g L-1 is favorable to the diffusion of vanadium ions.     

MnO@CoMn$_{textbf{2}}$O$_{textbf{4}}$/N-C纳米线复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

过渡金属氧化物作为锂离子电池(lithium-ion batteries, LIBs)阳极材料时具有较高的理论容量, 但因其电导率低, 以及充放电过程中的体积膨胀效应常会导致容量的快速衰减. 碳包覆是提升金属氧化物导电性的有效方法, 二者之间的协同效应也可以有效提升材料的电化学性能. 以MnO$_{2}$纳米线为模板制备出MnO$_{2}$@ZIF-67有机-无机杂化纳米结构, 再通过退火处理合成了氮掺杂碳包覆的MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$纳米线复合材料(MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$@N-C). ZIF-67的有机配体在高温煅烧过程中发生碳化反应, 产生了氮掺杂碳, 提升了导电性. 当作为锂离子电池阳极材料时, MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$/N-C纳米线复合材料在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为1 594.6 mA$cdot$h/g, 并且在100次充放电循环后的放电比容量仍保持在 925.8 mA$cdot$h/g, 在0.5 A/g电流密度下经200次充放电循环后的放电比容量仍维持在837.6 mA$cdot$h/g, 同时具有优异的倍率循环性能. 这种优异的电化学储能特性主要来源于复合材料的特殊结构, 以及氮掺杂碳的包覆.     

Li4Ti5O12作为混合电化学电容器负极材料的电化学性能

通过XRD,SEM,BET及电化学测试等手段研究了高温固相合成条件对尖晶石Li4Ti5O12粉体结构、形貌、孔径分布的影响及其在Li4Ti5O12/C混合电化学电容器中的电化学性能.研究表明:采用800.℃合成温度,保温2.h的合成条件获得的尖晶石Li4Ti5O12中孔发达,电化学性能良好,其比表面积为4.4.m2·g-1.该样品采用175.mA·g-1充放电时的比容量约为150.mAh·g-1,功率特性和循环性能良好.