碳包覆氧化锌材料在锌镍二次电池中的应用研究

为了提高锌镍二次电池的电化学性能,将高能球磨法制备的碳包覆氧化锌(ZnO/C)材料作为负极活性物质,与纯氧化锌比,碳包覆氧化锌作为负极活性物质的电池,具有更低的充电平台电压以及更高的放电平台电压,并能有效减小电极的欧姆电阻与反应电阻,显著提高了锌镍电池的循环性能。因此,碳包覆后的氧化锌负极材料能够有效的提高锌镍二次电池的电化学性能。     

酸性锌空电池中锌在钛电极上沉积与溶出研究

为研究开发酸性电解质可充式二次锌空电池,实验研究了以钛板为基体的锌电极,通过线性扫描曲线、SEM、金相、以及充电等方法来测试其性能,考察酸度、电流密度对锌沉积性能的影响程度,探索在酸性环境下最佳的溶液配比和最适宜的电流密度。在常温、酸浓度为1.0 mol/L,沉积锌适宜的电流密度为50～60 mA/cm2,沉积在钛板上锌的槽电压平台为3.0～3.1 V,沉积上的锌均匀致密,没有明显的枝晶和变形问题;六次循环沉积溶出实验后,电流效率高于85%,说明钛板是可行的新型可充式酸性锌空电池的锌载体材料。     

锌-空气电池Co-PPy-C复合催化剂的电化学性能研究

采用化学氧化聚合法合成了以碳为载体的钴-聚吡咯(PPy)配合物Co-PPy-C,作为气体扩散电极的氧还原催化剂。利用极化曲线、交流阻抗、计时电流等电化学方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)氧气气氛条件下氧还原的催化性能。电极电位在-0.20 V vs.Hg/HgO时,催化剂电流密度达到158 mA/cm2,显示出优越的氧还原电催化性能;采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯锌为负极,6 mol/L的KOH为电解液,将气体扩散电极与锌负极组装成锌-空气电池。电池以80 mA/cm2进行恒流放电,放电电压为1.0 V,且性能稳定。     

不同碳导电剂对铁-空气电池性能的影响

金属-空气电池（MABs）具有成本低、环境友好、比功率和比能量高等优点,而其中的铁-空气电池（IAB）更具有资源丰富以及高比能量等特点,但IAB在充放电过程中存在的铁电极钝化、腐蚀、自放电、析氢反应以及体积变化等问题制约着其发展。考虑到在铁负极制备过程中通常使用乙炔黑作为导电与支撑活性物质的作用,为了考察其他碳材料对铁电极电化学性能的影响,分别利用乙炔黑、石墨粉和碳纳米管制备了不同的铁电极,并与Pt/C空气电极组装成相应的铁-空气电池,对这些电池进行了不同电流密度下的充放电研究并测试了放电极化曲线。结果表明,碳纳米管修饰铁负极的电池整体性能优异,表现出较高的循环稳定性、较高的充放电电压效率以及功率密度。     

锌空气电池关键问题与发展趋势

电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。     

钙钛矿型锰的氧化物制备及其对空气电极的催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制得钙钛矿型La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂,通过XRD测试和SEM测试,对其物象和形貌进行表征,结果表明,得到了高纯度的钙钛矿。将催化剂制成电极,通过极化曲线分析和交流阻抗拟合分析,电极在-0. 2 V电位下,电流密度为62 m A/cm²,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm2,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm²电流密度下循环进行充放电,充电电压保持在2. 3 V左右,而放电电压保持在1. 1 V左右,可持续稳定循环80 h。     

锌空气电池锌负极研究进展

在可再生能源发电和电动汽车技术领域,发展能量密度高、安全可靠、绿色无污染的锌空气电池具有重要社会经济价值。但锌空气电池负极存在的问题严重影响了电池的使用性。本文从析氢腐蚀、枝晶生长、电极形变和钝化4个方面介绍锌空气电池负极的研究状况,深入分析无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和混合缓蚀剂对析氢腐蚀的抑制作用;讨论添加剂、隔膜和操作条件对枝晶形成与生长的影响;阐述电极形变的机理与常见的解决方法;简述锌负极钝化发生的原因和对电池性能的影响。研究结果表明,电化学可充的锌空气电池比一次锌空气电池更具有市场前景,进一步抑制析氢腐蚀仍是今后锌负极研究的重点,提高循环过程的容量与功率稳定性是满足实际应用的关键。     

锂-空气电池的高性能空气电极的性能研究

锂-空气电池是比能量最高的二次电池,已成为当今化学电源领域的研究热点。在锂-空气电池的各个组件中,空气电极的设计和制备是进一步提高锂-空气电池性能的关键。以简单的合成方法制备了一种具有高催化活性的镍酸镧（LaNiO₃）催化剂,利用Super P作为催化剂载体制备了一种新型空气电极。实验结果表明,含有LaNiO₃催化剂的锂-空气电池具有良好的充放电性能,放电电压平台为2.59 V,放电容量达到1 109 mAh·g^-1。比较了2种碳材料（Super P和GNS）作为催化剂载体的空气电极对电池充放电性能的影响,发现多孔性的空气电极结构更有利于电池性能的提高。此外,还分析了控制电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）中水含量的必要性。由Super P、LaNiO₃及水含量小于1×10^-5的电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）组装成的锂-空气电池具有良好的循环性能,循环第五圈的容量保持率为96.21%,且不出现电压平台的明显变化。     

Zn-Al-Ce水滑石在Zn-Ni二次电池中的电化学性能

采用水热法制备锌铝铈水滑石（Zn-Al-Ce-LDHs）,并且将其作为锌镍二次电池的新型负极材料。利用红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对制备的Zn-Al-Ce-LDHs进行了形貌和微观结构的分析。通过循环伏安曲线（CV）、Tafel极化曲线和恒电流充电放电测试研究了Zn-Al-Ce-LDHs作为锌镍电池负极材料的电化学性能。XRD和SEM分析发现,制备的Zn-Al-Ce-LDHs结晶度完好、分散均匀并且呈现出了规则六边形片状结构。电化学性能研究结果表明,Zn-Al-Ce-LDHs应用到Zn-Ni二次电池中表现出了很好的循环可逆性能和抗腐蚀性能;恒电流充电放电测试结果分析可知,Zn-Al-Ce-LDHs电极表现出了较为优异的循环稳定性以及充放电特性,经过80次循环后,循环保持率可以达到95.1%。     

锂离子电池的低温性能改善

研究了锂离子电池碳纳米管导电剂(CMTs)、电解液对锂离子电池-40℃低温放电性能的影响.以额定容量为2750mAh的INPP78/34/95锂离子电池为例,在40℃下,负极中添加了 CNTS的电池的放电电压平台比负极中添加SP的电池的放电电压平台提高0.17V,低温放电容量提高了7.5%.     

负极表面镀镍对镍氢电池循环寿命与内部压强的影响

采用含有240 g/L NiS0_4·7H_2O、40 g/L H_3BO_3、50 g/LC_6H_5Na_3O_7·2H_2O的镀液,在镍氢电池的负极表面电沉积上一层厚度约为0.1 μm的镍层.镀镍修饰后,负极材料的电化学特性发生了明显变化,如极化电阻显著降低,使得水在负极材料上放电更加容易,改善了镍氢电池的充电行为.使用表面镀镍的负极材料后,镍氢电池的内部压强在正常充电与过充过程中都显著降低,这可能是因为镀镍层减缓了氢原子结合而变成氢气的过程;另外,镍氢电池的循环寿命也得到了延长.     

Effect of Surface Activation Treatment on Pt/C Catalyst for Electrooxidation of Ethylene Glycol and Adsorbed CO

It was reported for the first time that the electrocatalytic activity of the Pt/C electrode for the oxidation of ethylene glycol (EG) could be dramatically improved after the new surface treatment of the Pt/C electrode. It was also found that the surface treatment of the Pt/C electrode could greatly promote the electrooxidation of CO adsorbed on the Pt/C electrode. Promoting the electrooxidation of CO would lead to the acceleration of the electrooxidation of EG because CO is an intermediate product of the oxidation of EG and it would be strongly adsorbed on the Pt catalyst, leading the poison of the Pt/C catalyst.     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备、性能及应用

采用电化学合成法和电沉积法制备高活性钛基纳米TiO₂-Pt(Ti/nano-TiO₂-Pt)修饰电极,通过循环伏安法研究并比较了钛基纳米TiO₂膜电极、纯Pt电极、Ti/nano-TiO₂-Pt电极在H₂SO₄溶液中的电化学行为以及Ti/nano-TiO₂-Pt电极对Mn²⁺氧化为Mn³⁺的电催化性能.结果表明纳米TiO₂-Pt修饰电极对Mn²⁺的电氧化有高催化活性.Mn²⁺氧化峰电位为1.28 V（vs SCE）,比纯Pt电极负移0.12 V;析氧电位为1.40 V,比纯Pt电极高0.08 V.Ti/nano-TiO₂-Pt修饰电极催化性能优于纯Pt电极和纳米TiO₂膜电极,非均相电解氧化效率可达90%以上.电解得到的Mn³⁺可一步氧化甘油为甘油醛,收率为96%.     

主盐浓度对Au-Pt合金催化剂性能的影响

Au-Pt纳米微粒对氧气的还原与析出反应具有高效的催化活性,可以作为锂空气电池的正极催化材料。在碳纸上恒流电沉积Au-Pt合金,并研究了主盐浓度对Au-Pt合金的微观形貌、组成及性能的影响。结果表明:在氯金酸8mmol/L、氯铂酸12mmol/L、硫酸0.5mol/L、电流密度20mA/cm~2、时间25s的条件下,可获得粒径约为200nm的Au_(0.5)Pt_(0.5)纳米微粒,其在离子液体电解液中对氧气的催化活性较高。用该工艺条件下制备的空气电极所组装的锂空气电池的放电平台约为2V,在600mA/g条件下可定容循环13次。     

一种具有充电功能的交直流转换电路的设计与实现

介绍了一种具有充电功能的交直流转换电路的设计方法,分别对交直流转换电路、直流电压转换电路和电池充电电路进行设计。实际应用表明:在有220V(AC)或电池的情况下,电源都可以稳定输出24、12、3.3V直流电压。     

Pt/PAn/GC电极的制备及对甲酸电催化氧化性能的研究

利用循环伏安法电聚合导电高分子聚苯胺，并制备了Pt／PAn／GC电极和Pt／GC电极，优化了苯胺在玻碳电极上的聚合条件，用在H2SO4中的循环伏安曲线对其进行了表征，Pt／PAn／GC电极的制备提高了Pt的分散度，增加了催化剂Pt的利用率。实验结果表明Pt／PAn／GC电极对甲酸电氧化的催化活性明显高于Pt／GC电极和Pt电极，正向扫描和反向扫描时对应的氧化峰电位分别是0．68V、0．45V。峰电流为54．23mA／cm^2和84．23mA／cm^2，为Pt／GC电极的修饰电极1．7倍和1．9倍，为Pt片电极的3．8倍和4．9倍，有效地提高了铂微粒的催化活性，并得到聚合苯胺的最佳条件为扫描速度50mV／s、扫描上限1．2V。     

A novel nanocomposite catalytic cathode for direct methanol fuel cells

We report a new nanocomposite catalytic cathode composed of iron phthalocyanine, platinum, carbon black and Nafion^® (FePc-Pt/C-Nafion^®) which exhibited enhanced catalytic activity for the oxygen reduction reaction (ORR) in the presence of methanol compared with usual Pt/C based electrodes. The catalytic cathode was prepared by depositing Pt colloidal nanoparticles (d_av = 2.2 nm) on a FePc/C support to form a FePc-Pt/C powder and ultrasonically treating a mixture of Nafion^® and the FePc-Pt/C powder in ethanol, followed by loading the mixture on a glassy carbon electrode and drying at 120 °C. In an O₂-saturated H₂SO₄ solution (0.5 M) with methanol (0.5 M), the onset potential (0.92 V vs RHE) over the FePc-Pt/C-Nafion^® electrode shifted by more than 240 mV toward positive relative to that over an electrode prepared with a commercial Pt/C catalyst and Nafion^®. A new kind of catalytic sites constructed by FePc nanocrystals and Pt nanoparticles was found in the FePc-Pt/C-Nafion^® electrode for the first time, which exhibited higher specific activity for ORR than Pt as calculated based on the hydrogen desorption charge.     

铂炭催化脱除超级电容器用多孔炭含氧官能团

开发可耐受高于2.7 V电压的多孔炭电极材料是双电层超级电容器（EDLCs）实现高能量密度的重要途径之一。以粒径小于10 nm的超细铂炭催化剂（Pt/C）引发了氢溢流,强化了高活性氢原子的解离,进而更加有效地脱除了多孔炭表面的含氧基团。利用5% Pt/C （质量分数,下同）可将多孔碳表面的含氧量降低至2%（摩尔分数,下同）。研究发现,重复使用多次后的Pt/C催化剂仍保持优于热还原法的脱氧效率。Pt/C催化剂作用下氢溢流脱氧后所得多孔炭（PC-Pt5/C-600-1st）的石墨微晶结构的有序度提高且孔结构得到较好保持,其作为EDLCs的电极材料可在3.3 V的高电压窗口下展现出良好的循环稳定性,在1 A·g^-1的电流密度下循环8 000圈后,容量保持率为88.4%。可重复使用的特点有利于降低相关工艺过程的成本负担。