Mn_3O_4/CNTs正极材料的制备及其电化学性能研究

针对水系镁离子电池正极材料循环不稳定及电化学性能差的问题,采用Mn3O4作为水系镁离子电池正极材料,通过简单的溶液共沉淀法将Mn3O4与碳纳米管(CNTs)原位复合形成Mn3O4/CNTs。经X射线粉末衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)、通射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)和循环伏安(cyclic voltammetry,CV)及充放电测试等表征,结果表明CNTs表面均匀附着尖晶石型Mn3O4纳米颗粒,提高了Mn3O4电极的导电性和电化学性能。Mn3O4/CNTs正极材料在100 m A/g下表现出305 mAh/g的比容量及长循环寿命,远高于Mn3O4的电池性能。Mn3O4/CNTs材料作为水系镁离子电池正极材料具有潜在的应用价值。     

CNTs/TiO_2复合物的水热法合成及其光催化性能

利用水热法制备了高活性碳纳米管(CNTs)/Ti O2光催化剂,采用XRD,IR,SEM和UV等手段表征了其结构及表面组成,并以偶氮类染料EBPV为目标物评价了该催化剂在可见光下的光催化效果。结果表明:CNTs/Ti O2复合物为锐钛矿型,粒子为球状和类球状;与Ti O2相比,CNTs/Ti O2复合物吸收峰移至可见光区;在实验条件下其对目标物的可见光催化降解效率达95%以上。实验表明,在水溶液中EBPV的光催化降解过程服从准一级动力学方程。9次循环利用后,CNTs/Ti O2复合物的光催化活性降低了5%。     

高性能长循环锌离子电池双金属氧化物ZnMnO3正极材料

通过溶胶-凝胶法制备了一种锰基双金属氧化物ZnMnO₃纳米颗粒材料,首次将其应用于水系锌离子电池正极材料。在300 mA/g的电流密度下表现出高的放电比容量(175 mA·h/g)。在1 000 mA/g的电流密度下放电比容量仍然高达134 mA·h/g。与单金属氧化物相比,ZnMnO₃表现出更优异的循环稳定性和更好的倍率性能。通过非原位的电极表面扫描电子显微镜(SEM)形貌表征,ZnMnO₃在循环过程中能够保持结构的稳定性,从而具有稳定的长循环性能。通过非原位X射线衍射(XRD)分析表明,ZnMnO₃的储锌行为符合嵌入脱出机理。     

MnO2/Al@C作为水性锌离子电池正极

利用阳离子预插入以及碳包覆协同作用的 α-MnO₂( Mn-Al8-C7. 5) 以提高长循环性能． 电化学测试结果表明,Al^{3 +}预插入 α-MnO₂隧道中以及碳包覆协同作用能提高 α-MnO₂的结构稳定性并且减少 Mn^{2 +}的溶解,从而提高材料比容量( 在 0. 1 A/g 的电流密度下比容量高达 390 m Ah/g) 及稳定性( 1 A/g 的电流密度下 500 圈后容量保持70% ) .     

Cr掺杂对β-MnO2晶体结构和性能的影响

利用一步水热法制备出β-MnO₂(MO)和5%Cr掺杂的β-MnO₂(CMO),Cr掺杂后MO的(110)晶面间距从0.311 nm增大到0.312 nm,有利于其作为水系锌离子电池正极材料时Zn²⁺在晶体中的脱嵌,显著提高了电池比容量及充放电过程中的循环稳定性.     

Na离子电池正极材料的结构设计与性能分析

Na离子电池由于其低成本和丰富的Na资源储备,已成为电能存储和低速电动汽车中最有前途的候选设备。正极材料是Na离子电池的关键,对电化学性能具有显著影响。系统地总结了现有的Na离子电池正极材料,有过渡金属氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类和有机分子聚合物类等材料。目前,这些正极材料存在两个缺点：Na离子的半径比Li离子的大,在离子脱嵌过程中会对材料的结构造成严重影响,进而导致体积膨胀和容量衰减;动态过程缓慢,导致充放电倍率表现不佳。总结了用以提高正极材料电化学性能的掺杂/替代和涂覆等改性方法,为以后的Na离子电池改性和正极材料的选择提供了研究方向。     

锌锰电池正极材料的改进研究

对商业锌锰电池正极材料进行了修饰,改进后电池放电性能有较大改善。在75ohm负载下连续放电至0．8V时与Duraeell Ultra（AAA）电池相比,放电时间为90．95h,平均延长31．1％;电池能量为1．555Wh,增加23．4％。     

介孔MnO2超结构的合成及其性能

为了研制高级氧化水处理中所需的高效稳定催化剂,采用了一种节能环保、工艺简单、无需模板的界面合成法,在H2O/CH2Cl2界面上制备出了介孔MnO2,并探究了其热稳定性.应用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪对制备的样品进行组分和形貌的分析.结果表明:制备的介孔MnO2是由γ-MnO2和ε-MnO2组成,它是由中空的亚微米级的MnO2刺球堆积排列而成,平均孔径约为5.9 nm,比表面积为322.5 m2/g,孔容为0.451 cm3/g.在热稳定性方面,这种介孔MnO2经过400 C以下的煅烧,物相没有变化,只有晶型转变,仍保持刺球形貌;经过500 C煅烧后,MnO2变成了纯相Mn2O3,中空刺球结构发生坍塌.此外,对这种独特的介孔MnO2超结构的生长机理进行了初步的探讨.可见,界面合成法可以制备出高比表面积的形貌奇特、结构稳定的介孔MnO2.     

新型钾离子电池层状正极材料P3型K0.5MnO2的制备及储钾性能研究

【目的】钾离子电池具有低成本和能量密度高等优势,成为锂离子电池潜在的替代品,受到人们广泛的关注。但是,由于缺乏高比容量、循环寿命长的正极材料,使得这类新型电池的发展受到了限制。【方法】采用水热前驱体法、溶胶凝胶法和草酸盐共沉淀法制备了新型钾离子电池正极材料P3型K_0.5MnO₂.【结论】结果表明与其他两种方法相比,水热前驱体法制备的K_0.5MnO₂(H-K_0.5MnO₂)具有粗糙的表面和较多的内部孔隙,有利于电子的传递和提供更多的活性位点。H-K_0.5MnO₂电极在电流密度20 mA/g下,首周放电比容量最高,达到85 mAh/g, 60周循环后电极片的XRD和EIS测试结果表明在重复的脱嵌K⁺后,H-K_0.5MnO₂仍保持最稳定的结构以及最小的电荷传递阻抗。储钾性能研究的结果表明在高倍率下H-K_0.5MnO₂     

微波合成锂离子电池正极材料LiCoO_2

用微波合成了锂离子电池正极材料LiCoO2,采用XRD、SEM和DC 5C电池测试仪研究了LiCoO2的结构、形貌和电化学性能·研究结果表明,在900W的功率和2 45GHz的频率下,反应10min即可得到纯度高、具有层状结构的LiCoO2电池材料,XRD谱线与标准层状LiCoO2材料基本一致,充放电的实验结果显示:放电容量可达140mAh/g,放电平台和充放电时间均显示出微波合成的LiCoO2具有较好的电化学活性·实验考查了Li/Co摩尔比对产品结构的影响,研究结果证明Li/Co比为1.05∶1时,得到的LiCoO2与标准样符合得更好·     

MnO/石墨烯复合材料的制备及其作为锂离子电池负极的研究

通过原位复合方法合成碳包覆MnO/石墨烯(C@MnO/GN)复合材料并探究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明,MnO纳米颗粒(直径约为30~50nm)均匀分散在石墨烯片层上,且颗粒外面包裹一层厚度约为5nm的碳层.电化学测试结果表明该材料作为锂离子电池负极具有优异的倍率和循环性能.0.2和0.5A/g电流密度下,比容量分别为800和700mAh/g;10A/g电流密度下比容量仍能保持在372mAh/g;当电流密度调回0.5A/g时,其比容量仍能恢复到730mAh/g.该材料也表现出优异的循环性能,在5和10A/g电流密度下依次循环100圈,容量保持率几乎100%.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂,并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明,700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g,容量保持率为89％。     

2维层状Ti2CTx电极材料的制备和电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体,以盐酸与氟化锂的溶液为刻蚀剂,在40℃磁力搅拌条件下,刻蚀48 h制得Ti₂CT_x材料.分别采用N₂吸附/脱附、X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪和透射电镜等方法对试样的比表面积、孔分布、晶相结构、形貌特征等物理性质进行了表征;用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了Ti₂CT_x材料在2 mol·L^-1 KOH溶液中的电化学特性.实验结果表明:Ti₂CT_x是2维层状材料,在电流密度为1 A·g^-1时,该材料的比容量为119 F·g^-1,经10 000次充放电循环后,比容量保留率为98%,且保持较高的库伦效率.     

锂硫电池正极用硫碳复合材料的制备和电化学研究

采用优化合成的高比表面积和多微孔结构的活性炭,通过加热的方法使单质硫升华并沉积到活性炭微孔中,得到锂硫电池正极用硫碳复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和比表面积表征复合材料的结构、表面形貌和比表面特性.循环伏安测试表明,复合材料在2.05V和2.35V时存在两个还原峰,在2.4V时存在一个氧化峰.充放电循环实验表明,单质硫在100mA·g-1的电流密度下首次放电比容量高达1352.5mA·h·g-1,硫的利用率达到了80.9%,循环40周后比容量还保持在800.7mA·h·g-1,表现出良好的循环稳定性.     

不同平均分子量PEG组合体系对合成LiFePO_4/C复合材料结构与电化学性能的影响

以不同平均分子量的聚乙二醇（PEG）组合体系为纳米结构控制剂和碳源,采用旋转蒸干法制备了LiFePO4/C复合材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和恒电流充放电测试等手段对其晶体结构、形貌与电化学性能进行了表征。结果表明：不同的PEG组合体系对LiFePO4的晶体尺寸和颗粒形貌具有调控...     

湿法制备纳米二氧化锰及其电化学性能的研究

分别用氧化法、还原法和氧化还原法在溶液中反应制备了MnO2粉末.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等测试方法对3种样品结构、形貌和电化学性能进行分析比较.研究表明:三样品均为无定型MnO2,形貌呈团聚的球形,其中用氧化法制备的MnO2具有良好的电容性能和放电容量.     

PS/CNTs复合材料中CNTs作用的研究

利用悬浮聚合法制备了聚苯乙烯/碳纳米管复合材料.通过透射电镜观察到复合材料中CNTs包裹于PS粒子中,且PS粒子较纯PS粒子变大,并由动态光散射测试得到了证实.热重分析表明复合材料中PS最大失重速度时的温度较纯PS升高了约80℃.GPC的测定也反映出复合材料中PS的分子量较纯PS有较大幅度的提高.据此可以认为:在悬浮聚合法中,CNTs参与了PS的聚合反应,与PS形成了键合并使PS的聚合程度增加.     

锂离子电池正极材料Li1-xVxFePO4/C的制备及电化学性能

采用高温固相法合成了Li1-xVxFePO4/C（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.10）锂离子电池正极材料,通过XRD,SEM,CV,EIS和恒流充放实验研究了不同掺杂量对产物结构和电化学性能的影响。结果表明,少量V的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了其电化学性能。其中,Li0.98V0.02FePO4/C材料以0.1 C倍率放电时,首次放电容量达到160.9 mAh·g^-1,且循环性能良好。     

无定型MnO2的合成及电化学性能研究

以KMnO4、MnCl2和KOH为原料利用液相化学共沉淀法制备了MnO2电极材料,通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析、热重分析、循环伏安法和恒流充放电等测试手段对所合成材料的物理性质和电化学性能进行了表征.研究结果表明:该材料为无定型结构α-MnO2,比表面积高达90 m2·g-1,在0.5 mol·L-1 Li2SO4电解液中的电势窗口为0～0.8 V（vs.SCE）,在扫描速率为1 mV·s-1时的比电容高达110.2 F·g-1,漏电流为0.117 mA,经500次充放电后仍有良好的循环稳定性.