二氧化锰制备工艺及其材料电化学性能研究

利用氧化还原法分别制备二氧化锰(MnO_2)粉末、磁场辅助MnO_2粉末和磁场辅助铁掺杂MnO_2粉末。研究了工艺改进及掺杂处理对材料的形貌、结构及电化学性能的影响。测试结果表明,脉冲磁场环境和铁离子掺杂都明显改善了MnO_2的电性能。当电流密度为2Ag~(-1)时,脉冲电磁场辅助得到的铁掺杂MnO_2的比电容为992Fg~(-1)。     

锂离子电池正极材料Li_2MnO_3的合成及改性

采用固相法合成Li_2MnO_3,粒子纳米化对Li_2MnO_3的性能有很大的影响,通过扫描电子显微镜法(SEM)测试发现样品颗粒大小在100 nm左右,通过电化学工作站测试发现未处理的Li_2MnO_3材料的首次充电比容量为169.4 mAh/g,放电比容量为117.8 mAh/g,比用普通的固相法合成Li_2MnO_3的比容量(51 mAh/g)要高很多。用不同浓度的过硫酸铵处理Li_2MnO_3,通过X射线衍射光谱法(XRD)、SEM测试发现过硫酸铵处理并没有破坏Li_2MnO_3的结构,过硫酸铵处理后的样品颗粒尺寸比未处理的要小一些,通过电化学工作站测试发现:处理后材料的首次效率、比容量、循环性能、倍率性能都大有改善。处理后的Li_2MnO_3在2C以下充放电时,30%-Li_2MnO_3、40%-Li_2MnO_3的倍率性能明显优于Li_2MnO_3。     

高纯水合MnO_2的性能与研制

本文介绍作者研制出的高活性MnO_2新产品——水合MnO_2的性能及作者研制出的新制作方法——“电化”法。该产品不同一般人造MnO_2,水合MnO_2含量达97％,呈微晶发亮颗粒状,具典型ρ—MnO_2结构,有强离子交换能力及高的放电活性。是制作高容量电池、离子交换剂、离子筛、染料高活化剂等理想材料,也是一种目前深受重视的精细化工新产品。而介绍的新法也是一种效果显著、能兼有并发挥电解与化学法优点的好方法。     

Al~(3+)掺杂Na_(0.44)MnO_2正极材料的制备与储钠性能研究

NaO_(0.44)MnO_2具有开放的框架和三维隧道结构,是一种优良的钠离子电池正极材料。采用固相法制备了Al~(3+)掺杂的Na_(0.44)MnO_2,并通过形貌、结构分析以及各种电化学手段研究了Al~(3+)掺杂对Na_(0.44)MnO_2材料储钠性能的影响。研究结果表明,适量的Al~(3+)掺杂能有效提高Na_(0.44)MnO_2材料的倍率和循环性能。Al~(3+)掺杂量为1%(Al与Mn的摩尔比为0.01:0.99)的样品在30 C(1 C=120 mA/g)的电流密度下具有76.5 mAh/g的放电比容量,且在1 C下循环1 000次之后容量保持率高达70.0%。相比之下,未掺杂的样品在30 C下的比容量仅有45.7 mAh/g,且在1 C下循环1 000次之后容量保持率仅为47.0%。这些结果表明掺杂Al~(3+)能够在一定程度上提高Na_(0.44)MnO_2在循环过程中的稳定性,提高Na~+在Na_(0.44)MnO_2中的嵌入/脱出反应速度,为发展高容量和高稳定性钠离子电池正极材料提供了一种新途径。     

特殊形貌的Li_2MnO_3及富锂锰基正极材料研究

Li_2MnO_3及富锂锰基正极材料具有较高的容量,是锂离子电池正极材料的研究热点。综述了采用不同方法制备特殊形貌的Li_2MnO_3、富锂锰基正极材料以及通过掺杂和包覆来改善其电化学性能的研究进展,并对Li_2MnO_3及富锂锰基正极材料的研究趋势进行了展望。     

什么是I.C.MnO_2?

对干电池来说,试剂级的纯MnO_2(含100％的MnO_2)的活性并不大。某些仅含70-80％MnO_2的天然锰粉在在干电池中产生的电流比试剂级纯的MnO_2大4-5倍,而电解MnO_2又比天然锰粉大2-5倍。我们对这种行为了解得还很不够,但把这种性质称之为MhO_2的“电池活性”。显然,MnO_2的这种电化学活性和它的晶体结构、孔径、微孔结构、表面积等有着密切的关系。由于MnO_2的性质如此复杂,     

石墨烯/线状二氧化锰的合成及性能

在300℃下、空气气氛中还原氧化石墨(GO),制得石墨烯(GN),并与二氧化锰(MnO_2)复合,在异丙醇溶液中制备GN/MnO_2复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜和高分辨拉曼光谱等方法,对产物进行分析。热还原制备的GN为薄的片层状结构;复合材料中,线状MnO_2在片层状GN表面生长。用循环伏安和恒流充放电测试产物的电化学性能。在1 mol/L Na_2SO_4电解液中,当电流为100 mA/g、电位为0~0.8 V时,GN和MnO_2的比电容分别为108 F/g和119 F/g,复合材料的比电容为181 F/g。     

化学修饰MnO_2二次碱锰电池研究

对以修饰MnO_2(CM MnO_2)作正极材料的二次碱锰电池的研究结果表明:通过对MnO_2的合理修饰,可以明显改善MnO_2的可充性,从而提高二次碱锰电池的深度放电能力和充电速度.AA型样品电池初始容量达到1100mAh,滥用条件下全充放循环寿命可达15周期以上.文中初步讨论了修饰MnO_2可充性得到改善的原因.     

纳米微粒作为电池活性材料的前景

介绍了用溶胶凝胶法、微乳法、低热固相反应法制备纳米级电池活性材料——如MnO_2、Ni(OH)_2、Bi—MnO_2、LiCoO_2以及这些纳米材料的充放电性能。数据表明,一般来说这些纳米材料本身的放电容量并不比相应的常规粒径材料好,但若与常规粒径材料混合,则存在一个最佳混合配比,可大大提高其放电容量。因而纳米材料有可能成为有前景的电池活性材料。     

锂-二氧化锰一次电池的研究进展

从阴极材料二氧化锰(MnO_2)入手,介绍对MnO_2进行的多种改性研究,如金属氧化物掺杂、金属包覆、阴离子掺杂以及热处理的影响;从阳极材料、黏结剂、集流体等方面,分析影响锂-二氧化锰(锂锰)一次电池性能的多种因素;对锂锰电池的发展趋势进行展望。     

碳纸/纳米MnO2复合电极材料的循环伏安研究

将碳纸与氧化还原反应法制备的纳米MnO2通过液相沉积法形成新的复合电极材料,采用循环伏安和恒流充放电测试技术对复合电极材料进行测试分析,研究结果表明:碳纸/纳米MnO2复合电极材料呈花瓣状开放结构,有利于提高复合电极的比表面积;碳纸基体沉积1 h制备的电极具有最好的稳定性,沉积3 h制备的电极样品稳定性最差,所以沉积时间过长不利于电极电容性的稳定;氧化还原混合溶液浓度为0.2 mol/L,碳纸基体沉积时间1 h的条件下制备的薄膜电极样品的性能最优。     

原材料对碱性锌锰电池大电流放电性能的影响

碱性锌锰(Zn—MnO2)电池的导电性能(内阻)与活性物质的利用率影响其大电流放电性能。指出提高活性物质利用率的关键是对原材料的选择;采用对LR6、LR1试验电池放电检测的方法分别讨论了EMD、石墨粉、正负极粘合剂、锌粉及隔膜纸对电池大电流放电性能的影响。     

高温固相法制备LiMnO2及其掺杂改性

采用高温固相法合成了正交LiMnO2及其掺杂改性的LiMnO2 and Li1.08MnO1.92F0.08和Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08正极材料。通过X射线衍射对材料的晶体结构进行了分析,通过扫描电镜对材料的表面形态进行了分析,通过恒电流充放电和电化学阻抗测试技术对材料的电化学性能进行了测试。实验结果表明,LiMnO2 and Li1.08MnO1.92F0.08、Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08的结构比未掺杂的LiMnO2表现出较少的阳离子混排和跺堆层错,其中材料Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08的电化学性能最佳,该材料以0．2C的倍率循环充放电,最大放电比容量可达129．28mAh／g,50次循环后放电比容量仍保持在124．26mAh／g以上,容量保持率为96．12％。     

回火处理对0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2性能的影响

以LiNO3、Ni(NO3)2·6H2O、Mn(NO3)2和尿素为原料,用低温燃烧法合成正极材料0.5Li2 MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2,研究回火处理对产物结构、形貌和电化学性能的影响.回火处理提高了产物的结晶度和电化学性能.回火处理的最佳条件为:在850℃下回火20h.在此条件下合成的0.5Li2MnO3...     

固体氧化物燃料电池电极材料研究 Ⅱ.甲烷氧化转化阳极材料的制备与表征

制备了适合固体氧化物燃料电池中甲烷氧化转化的阳极材料Ni/La(Sr)MnO_3.利用差热分析和热重分析研究了该阳极材料的合成条件.应用电子探针、X射线衍射和扫描电镜分别对材料的组成和结构进行表征.对Ni/La(Sr)MnO_3的电导性能进行了研究,并与Ni/YSZ的电导性能进行比较,分析了影响阳板材料电导性能的主要因素.     

二氧化锰电容材料的制备及性能表征

采用机械化学法制备了高比容量MnO2电容材料,考察了高锰酸钾与乙酸锰配比对样品结构及电化学性能的影响。用XRD、BET等方法对材料的结构进行了表征;用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等方法分别研究了MnO2电极和超级电容器在6mol／LKOH水系电解液中的电化学性能。结果表明,原料中高锰酸钾含量越多,产物比表面积越大,表现出弱结晶性;当原料物质的量配比为1：1时,所得样品为385m^2／g的无定型MnO2,其电极最大放电容量达到了536F／g。     

二氧化锰电池的过去、现在和未来

论述了二氧化锰作为一次电池和二次电池正极材料的历史和现状,指出了二氧化锰电池过去曾占着原电池的统治地位,现在由于二氧化锰改性,因而二氧化锰电池仍有着强大的竞争力;将来,由于将二氧化锰形成复合材料或嵌入电极材料,还将有光辉的前景,有可能出现以二氧化锰为主体的新电池系列.由于二氧化锰固有的特性;贮量较丰富,价格较低廉,符合环境保护要求,在今后的几十年里,尽管有各类高性能电池与之竞争,但以二氧化锰为主体正极材料组成的电池,仍将在电池市场上占有重要的地位.     

锰基化合物在化学电源中的优势与潜力(Ⅰ)

当前化学电源中的正极材料,大都使用过渡元素氧化物或其衍生物,与它们相比,锰基材料更具优势.在化学电源中应用最广的锰基材料是MnO2,可用于碳锌电池、碱锰电池、锂锰电池及可充碱锰电池等.各类晶型MnO2的结构研究透彻,它们可以互相转变,并可制备Li-Mn-O化合物,如尖晶石型LiMn2O4、层状结构的LiMnO2以及层状-层状复合物.Mn基材料用于动力锂离子电池的优势是资源丰富、价格低廉、无毒及对环境友好,作为动力电池材料的安全性能好.与LiCoO2相比,优势明显.     

无汞碱锰电池用锌粉综述

无汞锌粉是无汞碱锰电池的关键材料之一。分析了汞在电池中的作用;提出了实现碱锰电池无汞化的重要性;综述了无汞锌粉的制备方法;介绍了锌粉中合金元素含量、杂质和氧化锌含量以及锌粉颗粒大小和形状对碱锰电池性能的影响。