水热合成纳米片状SnS2及其电化学贮放锂性能

用四氯化锡(SnCl₄)和L-半胱氨酸(L-Cys)的水热反应合成纳米片状的SnS₂,用X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对其微观结构和形貌进行表征.讨论了SnCl₄与L-Cys物质的量比对产物及其形貌的影响.结果显示,当SnCl₄与L-Cys的物质的量比为1∶2,得到的产物是SnS₂和SnO₂纳米粒子的混合物;当SnCl₄与L-Cys的物质的量比为1∶4～1∶6,得到的产物是纳米片状的SnS₂.电化学测试结果显示,纳米片状SnS₂作为锂离子电池负极材料具有较高的可逆容量和良好的循环稳定性,其初始容量为480 mAh/g,80次循环后其容量为407 mAh/g.     

LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2材料的制备及其Nb2O5包覆改性

高镍层状LiNixCoyMn1-x-yO2（x≥0.6）三元材料具有较高的能量密度,但因锂镍混排、结构稳定性不佳等问题限制了其在锂离子电池中的应用。因此,采用Nb2O5包覆对三元材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2（NCM613）进行改性,并考察了不同包覆量对NCM613的形貌结构和电化学性能的影响,得出了最佳工艺条件的包覆量为0.75%。首先,采用共沉淀法制备了前驱体Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2;然后利用高温固相法制备了裸样LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2（NCM613）;最后加入不同物质的量的Nb2O5粉末,通过球磨后高温烧结回火法制备了不同比例包覆量的Nb2O5@NCM613样品。XRD分析结果表明,各包覆样品与裸样NCM613的晶体结构相似,都具有完整的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度较低;SEM分析结果表明,包覆样品和裸样NCM613均为1.0~1.5 μm的类球状粒子,且Ni、Co、Mn和Nb元素均匀分布在类球状材料表面;TEM分析结果表明,0.75Nb2O5@NCM613样品的Nb2O5包覆层厚度约为10~20 nm;材料电化学性能研究结果表明,在2.7~4.3 V、0.2C的电流密度条件下NCM613和0.75Nb2O5@NCM613的首圈放电比容量分别为208.11, 237.39 mA·h/g,1.0C循环100圈后,0.75Nb2O5@NCM613的放电比容量为176.43 mA·h/g,容量保持率高达86%。与裸样相比,在100圈循环后0.75Nb2O5@NCM613的阻抗明显降低,电化学极化降低,可逆性增强,这是因为Nb2O5包覆能提高材料的结构稳定性和电化学性能。可见,Nb2O5包覆高镍三元材料有利于推动高镍层状正极材料的工业化生产。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2研究进展

锂离子电池具有循环寿命高、无记忆效应等优点, 被广泛应用于电子消费产品及电动汽车等诸多领域。伴随着国内电动汽车的快速发展, 对锂离子电池的能量密度、安全性能、成本、热稳定性、循环寿命等提出了更高的要求。电池性能的提升取决于电极材料的改善, 而正极材料作为锂离子电池的核心组成部分, 将直接影响整个电池的性能。高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(以下简称为NCM811)由于极高的放电比容量(>200 mAh/g)而吸引了越来越多人的关注。但是, NCM811较差的热稳定性、循环倍率性以及安全性限制了它在实际中的大规模应用。本文结合NCM811的晶体结构、合成方法以及目前存在的主要问题, 阐述了近几年国内外改善NCM811的电化学性能研究, 并重点介绍表面包覆、离子掺杂和添加剂改性技术对NCM811电化学性能的影响。     

Z-CoS2-MoS2/rGO的合成及电化学储锂性能

为了研发比容量高和循环性能稳定的电化学储锂电极材料,用二甲基咪唑钴(ZIF-67)作为Co源前驱体,通过一步水热法制备Z-CoS₂-MoS₂/rGO(还原氧化石墨烯)复合材料,研究微观结构和电化学储锂性能. 结果表明,与采用CoCl₂作为钴源制得的CoS₂-MoS₂/rGO相比,Z-CoS₂-MoS₂/rGO复合材料中CoS₂粒子有着更加细小和较均匀的粒径,很好地分散在MoS₂和rGO表面,形成了相应的异质结构. 作为电化学储锂电极材料,Z-CoS₂-MoS₂/rGO的可逆比容量可以达到1 092 mA·h/g,经900次循环后在500 mA/g电流密度下保持了941 mA·h/g的储锂可逆比容量,显示了稳定的充放电循环性能. Z-CoS₂-MoS₂/rGO优异的电化学储锂性能主要归因于该双金属硫化物复合材料具有较多的电化学储锂电极反应电对以及复合材料中CoS₂纳米颗粒、MoS₂纳米片和rGO之间均匀的复合及所形成的异质结构.     

共沉淀法制备Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2及其性能研究

采用共沉淀法在不同pH条件下制备得到球形的前驱体,通过固相法与锂源合成正极材料Li[Li_0.2Ni_0.2Mn_0.6]O₂,对样品进行了XRD、SEM以及电化学性能分析。结果表明:制得的前驱体呈球状颗粒,其中pH=8.0时制得的前驱体的结晶度和球形形貌最理想;合成的正极材料具有层状结构,在950℃下合成的材料电化学性能和循环稳定性最佳,在2.0⁴.8 V、0.2 C条件下,首次放电比容量为220.4 m Ah/g,循环20次后保持率高达97%。此外,该材料的倍率性能也最好,在1 C下充放电,其放电比容量仍保持200.9 m Ah/g。 更多还原     

钠离子电池正极材料V2O5研究进展

钠离子电池(SIBs)具有资源丰富、成本低廉及供应风险低等优势，被认为是极具潜力的下一代电化学储能器件。目前，五氧化二钒(V₂O₅)正极材料因具有高工作电压及高理论容量等优点，逐渐成为SIBs正极材料的研究热点。然而，V₂O₅正极材料的低离子扩散系数、低电导率及反复的离子嵌入/脱嵌所致的结构不稳定等缺点，限制了其在SIBs中的应用。分析了V₂O₅正极材料的晶体结构和储钠机制，并通过形貌控制、晶体结构修饰、化学预插入以及与其他材料复合等改性方法，综述了V₂O₅正极材料在SIBs中的研究进展，最后对V₂O₅正极材料的发展趋势进行了展望。     

碳化鸡蛋膜/碳纳米管/二氧化锰复合材料的制备与性能

以天然鸡蛋膜（ESM）为基底,制备了一种具有良好电容性能的碳化鸡蛋膜/碳纳米管（CNTs）/二氧化锰（MnO₂）（cESM/CNTs/MnO₂）复合材料电极。首先将CNTs吸附到ESM上,通过碳化得到cESM/CNTs,再将其与高锰酸钾（KMnO₄）通过氧化还原反应,在cESM/CNTs上生成MnO₂纳米颗粒,最终得到cESM/CNTs/MnO₂复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜表征复合材料的微观形貌与结构,通过循环伏安法和计时电位法测试了cESM/CNTs与KMnO₄的质量比不同时制备得到的cESM/CNTs/MnO₂复合材料的电化学性能。实验结果表明:在当cESM/CNTs与KMnO₄的质量比为1∶4时,cESM/CNTs/MnO₂复合材料展现出优异的电容性能,并且在扫描1 000圈后,复合材料的容量保持率高达93.4%。     

氟化钠对Li1.3Ni0.14Mn0.68Co0.07O2正极材料的电化学性能的影响

采用不同浓度氟化钠溶液处理自制的Li_1.3Ni_0.14Mn_0.68Co_0.07O₂材料,制备了系列处理样。通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱、交流阻抗、循环伏安和充放电循环等方法研究了样品的物相结构及电化学性能。结果表明,Li_1.3Ni_0.14Mn_0.68Co_0.07O₂与氟化钠摩尔比为1: 1.50条件下制备的处理样品的电化学性能最优。在2.5~4.6V电压区间和1C倍率电流下,未处理和经处理样品第1循环的放电容量分别为71 mAh/g和128.6 mAh/g,第30循环的放电容量分别为173.9 mAh/g和193.3 mAh/g。处理样品的阻抗明显减小,样品表层价键有所增强,从而改善了样品的电化学性能。     

一种沥青路面用融雪抗凝冰材料的制备

以Al₂O₃为载体,醋酸盐为抗凝冰活性物质,制备一种道路沥青路面用融雪抗凝冰材料。考察了醋酸钙和醋酸镁的物质的量比对制备材料冰点的影响、三种载体的吸附效果和疏水剂加入量对醋酸盐析出量的影响,同时对抗凝冰融雪效果进行考察。利用红外光谱和热重分析对制备材料的结构及稳定性进行表征。结果表明,融雪抗凝冰材料中醋酸钙和醋酸镁的物质的量比为1∶2,选用自制Al₂O₃载体,有机硅疏水剂的质量分数为9%时,融雪抗凝冰材料高温稳定性较好,具有较好的抑冰融雪效果。     

硫化聚丙烯腈凝胶的制备及其锂硫电池性能

为了提高硫化聚丙烯腈(SPAN)正极材料的电化学性能,以二甲基亚砜为溶剂,以去离子水为非溶剂,采用热致相分离法制备了聚丙烯腈凝胶(PAN)_g,然后引入水合肼使PANg的分子链间发生N—N交联,制备出化学交联的聚丙烯腈凝胶(PAN_g+N),最终通过高温载硫法制得了硫化聚丙烯腈凝胶(SPAN_g+N)。利用SEM、TEM、FTIR、XRD等方法研究了材料的结构和物相特征。结果表明：交联结构的SPAN_g+N具有高度互联的三维网络结构,结构稳定性及电化学性能均得到显著提高。在0.5 C的电流密度时,首圈放电比容量为1 219.8 mA·h/g,循环100圈后的比容量为1 000.6 mA·h/g,容量保持率达到82.03%,平均每圈衰减率为0.18%。     

NiCo_2S_4&KB复合材料的制备及其电化学性能

针对锂-硫电池中活性物质硫和Li_2S/Li_2S_2导电性差,充放电过程中硫的体积膨胀、中间产物多硫化物离子易溶于电解液等问题,以科琴黑(KB)、六水合硝酸镍(Ni(NO_3)_2·6H_2O)、六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素为原料,经水热和热熔过程制备出均匀分散的NiCo_2S_4KB/S正极材料,并将该正极材料应用于锂-硫电池电化学性能研究。结果表明:经过0.5 M硫化钠处理的NiCo_2S_4KB/S电极表现出优异的电化学性能;在低电流密度下(0.2 C),初始放电比容量为1278 mAh/g,循环100圈后其比容量仍保持在984 mAh/g,库伦效率达到94.20%;在5.0 C的高电流密度下,首圈放电比容量为437 mAh/g,200圈后容量仍能达到331 mAh/g,平均每圈衰减率为0.12%。该复合材料为锂-硫电池的正极材料的设计与制备提供一种新的思路和方法。     

泡沫碳@SnO2复合材料的制备及电化学性能

为了提高氧化锡（SnO₂）电极的电化学性能,采用牺牲模板法和水热法相结合,制备了C@SnO₂复合电极材料。结果表明水热反应过程中生成的SnO₂纳米颗粒负载在泡沫碳的骨架上,或存在于泡囊中。C@SnO₂电极在0.1 A/g的电流密度下循环100圈后比容量超过660 mAh/g。在1.6 A/g的大电流密度下充放电时,电池的比容量达到较高水平（≥310 mAh/g）。这种优异的电化学性能归因于SnO₂纳米颗粒的纳米特性和泡沫碳的特殊结构,可以改善电子传导性,并适应脱嵌锂过程中SnO₂的体积变化。与纯SnO₂电极相比,C@SnO₂复合电极的比容量显著提升,稳定性也得到了增强。     

Na+掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构和电化学性质的影响

采用高温固相法成功制备了不同Na+掺杂浓度的Li_1-xNa_xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂锂离子电池正极材料,探究了Na元素掺杂对层状氧化物正极材料结构以及电化学性能的影响。通过X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜表征了材料的结构和形貌,结果表明,当x≤0.3时,样品不会出现其它杂相;当x＞0.3时,样品中会出现NaNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的杂相。同时随着掺杂浓度的增加,样品的阳离子混排度逐渐增加。电化学性能结果表明,少量Na+的掺入可以提高LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在0.2C,0.5C下的放电比容量并增强其循环稳定性,但会损坏材料的倍率性能。     

钠离子电池正极材料Na(Fe_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3))O_2的制备及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成钠离子电池正极材料Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2,通过扫描电镜、充放电测试等方法,对Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2材料的表面形貌以及电化学性能进行研究,并探索络合剂柠檬酸用量对材料电化学性能的影响.结果表明:当柠檬酸与该材料中过渡金属总摩尔比为1∶1时,合成的Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2材料晶粒分散均匀,粒径均一,颗粒大小约为0.5μm.电化学性能测试表明该产物具有高的放电比容量、优良的循环性能和倍率性能.在10 m A/g的电流密度下首次放电比容量为132.2 m Ah/g,25次循环之后容量仍能达到112.2 m Ah/g,容量保持率达到84.9%.在1 C的放电倍率下,其放电比容量仍能达到84.1 m Ah/g.     

一种无机复合絮凝剂的制备及其对染料废水的处理

以FeCl₃·6H₂O,ZnSO₄·7H₂O,MgCl₂·6H₂O和Na₂SiO₃·9H₂O为主要原料,制备了聚合硅酸铁锌镁絮凝剂,通过对刚果红染料废水进行脱色实验,得出了制备过程中铁锌镁硅的最佳物质的量比,初始pH和絮凝剂用量对脱色率及污泥体积的影响。实验结果表明,制备聚合硅酸锌铁镁过程中,铁锌镁硅的最佳物质的量比为1∶4∶1∶2。聚合硅酸铁锌镁在pH为9.0~13.0变化过程中脱色率均在90%以上,特别是pH为10.0和11.0时脱色率达到了99%。一定pH条件下,聚合硅酸铁锌镁对刚果红溶液的脱色效果随着用量先增大再降低。实验过程中产生的污泥体积随着pH和絮凝剂用量的增大而增大,特别是当pH从11.0变化到12.0时,污泥体积增加了近3倍。相对于传统镁盐絮凝剂,聚合硅酸铁锌镁在处理染料废水时具有pH适用范围更宽且产生污泥体积更小的优势。     

Fe3O4/SnS2的制备及其催化性能研究

为提高Fe₃O₄的类芬顿效果,基于光助类芬顿催化氧化技术,在共沉淀法制备Fe₃O₄的基础上采用醇热法制备能高效降解亚甲基蓝的Fe₃O₄/SnS₂催化剂。建立了以Fe₃O₄/SnS₂为催化剂的光助类芬顿催化氧化体系,分析不同制备及降解条下Fe₃O₄/SnS₂的类芬顿活性,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Fe₃O₄/SnS₂材料进行表征。结果表明：当Fe₃O₄和SnS₂物质的量比为1∶1时,Fe₃O₄/SnS₂的催化效果最好;亚甲基蓝溶液pH为3.0、Fe₃O_...     

Fe掺杂g⁃C3N4光催化活化过硫酸钠降解偶氮染料

以硝酸铁为铁源,通过浸渍法制备Fe?C₃N₄复合材料。采用FT?IR对Fe?C₃N₄材料进行了表征分析。结果表明,Fe掺杂不改变g?C₃N₄的骨架结构,可以增加g?C₃N₄材料的光催化性能。以橙黄II为目标污染物,在可见光下Fe?C₃N₄催化活化过硫酸钠降解偶氮染料,考察了过硫酸钠物质的量、Fe?C₃N₄质量浓度、橙黄II质量浓度及pH对降解效果的影响,并对反应进行了动力学研究,分析了所制备的催化材料的稳定性。结果表明,在Fe?C₃N₄质量浓度为2.0 g/L、过硫酸钠与污染物物质的量比为1 200∶1和pH=3的条件下,降解效果最好,降解率为77.8%;Fe?C₃N₄/过硫酸钠体系对偶氮染料的降解满足准二级动力学方程;Fe?C₃N₄材料具有可重复利用性。     

Mg2+掺杂对富锂层状氧化物材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的影响

Mg²⁺作为一种电化学惰性的阳离子,由于其离子半径(0.072 nm)与Li⁺的离子半径(0.076 nm)相近,因此被广泛应用于取代富锂层状氧化物(LLOs)材料中Li⁺的位置。然而,Mg²⁺对LLOs材料晶体结构的影响还存在争议。利用溶胶凝胶法成功制备了一系列Mg²⁺掺杂富锂正极材料Li_1.2-xMg_xMn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,通过X射线衍射仪和X射线光电子能谱等对其晶体结构和元素价态进行了系统的研究。结果表明,Mg²⁺掺杂导致LLOs材料晶胞参数的增加。通过与Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂材料的电化学性能对比发现,Mg²⁺掺杂有效地提高了LLOs材料的电化...     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的合成及性能研究

以硝酸盐和淀粉为原料,采用溶胶-凝胶方法合成LiNi_0.8Co_0.2O₂锂离子电池正极材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明,合成材料为单一晶相的α-NaFeO₂型层状结构,颗粒小且分布均匀,在电压为2.75~4.50 V (vs. Li+/Li) 范围内,以0.2 mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为183.1 mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为171.3 mAh/g,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

Co9S8@CNFs复合材料的制备及其在锂离子电池的应用

静电纺丝是一种使聚合物在高压静电场作用下进行拉伸纺丝的纤维制造工艺。静电纺丝制备方法简单,成本低且易纺出微纳米级的纤维,在材料化学领域被广泛应用。采用硫杂杯芳烃构筑的多硫高核笼簇化合物（Co₄₈）为负载物,以聚丙烯腈（PAN）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共混物（PAN/PMMA）为纺丝载体,通过静电纺丝技术,制备了负载Co₉S₈纳米颗粒的碳纳米纤维（Co₉S₈@CNFs）。分别以PAN和PMMA质量比为10∶0、7∶3和5∶5的纺丝载体制备复合物纳米纤维,将其热处理后得到的碳纳米纤维复合材料作为电极材料用于锂离子电池材料的研究。与Co₄₈晶体煅烧的产物相比,PAN和PMMA的加入对最终产物的电化学有促进作用。由PAN和PMMA混合物制备的复合物材料兼具较高比容量、良好循环稳定性以及倍率性能。