锂硫电池硫正极材料研究进展

由化石燃料的大量使用导致的全球能源和环境问题日益严重,已对人们的生产和生活产生了明显的影响.开发利用储量丰富的清洁能源(如太阳能、水能和风能等)有望较好地解决全球能源和环境问题.由于这些清洁能源存在地域性、间歇性等特点,高效的能量转化和存储技术是实现清洁能源规模化利用的关键和基础.锂离子电池作为绿色环保的储能器件,已在手机、笔记本电脑、相机等便携电子产品中广泛使用.近年来,锂离子电池开始在电动汽车等动力电池领域得到应用.但是,由于其能量密度不够高,导致锂离子电池电动汽车续航短、充电频繁及购车成本高.由金属锂为负极和硫为正极组成的锂硫电池的能量密度(2600 Wh·kg-1)远高于目前广泛使用的锂离子电池.此外,硫正极材料具有储量丰富、毒性低、价格便宜、环境友好等突出优点.因此,锂硫电池被认为是当前最具研究前景的高能量密度二次电池之一.硫正极材料的本征导电性差、在充放电过程中存在较大的体积膨胀和收缩,储放锂过程中形成的多硫化锂易溶于电解液,使得锂硫电池的倍率性能、循环寿命和库伦效率等电化学性能离实际应用仍有较大距离.迄今为止,关于硫正极材料的研究工作,主要集中于如何提升其导电性、抑制或消除由多硫化锂的溶解引起的穿梭效应以及在反复的循环过程中保持电极材料微结构的稳定性等方面.相关研究表明,将硫与不同形貌的碳材料复合构筑成具有特殊微观结构的硫/碳复合正极材料可显著提高其导电性、抑制多硫化锂的穿梭效应和减缓储放锂前后的体积变化,进而改善倍率性能、循环稳定性和充放电效率等.此外,在硫正极材料中引入异质元素掺杂碳材料、金属氧化物和导电集合物均可通过化学吸附实现对易溶解多硫化锂的有效吸附.将上述多种改性方法结合也可使硫正极材料具有优异的电化学储锂性能.本文从锂硫电池的工作原理出发,总结了硫正极材料存在的主要问题,综述了近几年锂硫电池复合正极材料的研究进展,最后对锂硫电池正极材料的研究思路与发展趋势进行了分析和展望.     

ZrM2（M=Mn,V,Ni）相贮氢合金的相组成

本文采用Ｘ射线衍射Ｒｉｅｔｖｅｌｄ全谱拟合分析研究了ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相贮氢合金Ｚｒ（Ｍｎ０．４５－ｘＶｘＮｉ０．５５）２（ｘ＝０．１０－０．４０）的相组成和相含量。     

Mm合金化对Zr基贮氢合金电极性能的影响作用

本文研究探讨Ｍｍ合金化对难活化的ＡＢ２型Ｚｒ－Ｍｎ－Ｎｉ系贮氢合金的晶体结构,电化学容量及贮氢电极活化等特性的影响作用。Ｍｍ合金化加入可从根本上改善Ｚｒ系贮氢合金电极的活化性能。这与Ｍｍ合金化对贮氢电极合颗粒表面化学改性作用以及合金颗粒体内微结构改变等因素有关,ＸＲＤ分析表明Ｍｍ合金化后同氢后金晶体结构仍为Ｃ１５相,且其中的Ｃ１４型Ｌａｖｅｓ相含量明显增加,同时,也发现Ｍｍ合金化恶化了贮氢合金电化     

溶胶-凝胶法制备钙钛矿型纳米钛酸锶

以硝酸锶和钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型纳米SrTiO3.采用红外光谱、差热分析、X射线衍射、扫描电镜及紫外吸收等测试手段,研究了影响溶胶-凝胶过程的诸因素,对制备的SrTiO3粉体的结构和性质进行了表征.结果表明:乙醇、冰醋酸、水、丙三醇、温度及pH值均对溶胶-凝胶过程有明显影响,其中反应温度对胶体形成时间长短和胶体质量影响最明显.钙钛矿型SrTiO3晶体于650时生成,随着热处理温度的升高,粉体的物相组成将发生变化,粉体的尺寸也有所增加,相应的紫外吸收峰也出现红移现象.     

（Zr,Ti）（V,Mn,Pd,Ni,Fe）2系贮氢电极合金的循环稳定性

（Ｚｒ，Ｔｉ（Ｖ，Ｍｎ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｆｅ）２系贮氢电极合金具有较高的电化学容量。在充放电循环过程中，发生合金组元有选择地溶了，致使合金Ｃ１４７主相结构严重畸变，逐渐丧失了可逆贮氢能力。     

稀土氢化物的晶体结构及其可转换光学特性

稀土氢化物薄膜的可转换光学特性近年来才被发现，采用气态吸放氢或电化学充放电方法，可使稀土薄膜的光学特性产生可逆变换。本文介绍了稀土氢化物的晶体结构和热力学特性，对稀土氢化物薄膜的楞转换光学特性及其研究进展进行了概述，并分析了稀土薄膜光学特性变化的原因。     

Crystal structure and electrochemical behaviors of Pt/mischmetal film electrodes

The Ml(La-rich mischmetal0films with a thin Pt layer on the substrate of chemically coarse ITO glass or silicon slices were prepared by magnetic sputtering tchnique.The crystal structure and surface morphology of the films were investigated by X-ray diffraction(XRD)analysis and atomic force microscopy(AFM),respectively, The electrochemical hydridation/dehydridation behaviors of the films in KOH solution were studied by using cyclic voltammagraph and electrochemical impedance spectrum(EIS)as well.The AFM results show that the Pt cover layer on the M1 films is of island structure with a grain of 150-200nm in size.The presence of a thin Pt layer can provide sufficient high electrocatalytic activity for the electrochemical charge-transfer reaction.The electrochemical reduction and oxidation reaction occur on the Pt layer,and the diffusion of H into the Ml film is the rate-controlled step.The Pt coatings also act as protective layers,preventing oxidation and/or poisoning of the underlying Ml films in air.     

合金化对ZrMn2基Laves相贮氢合金相组成的影响

研究了Ni、V、Cr、Co、Fe、Cu和Ti等合金化元素取代ZrMn2 基Laves相贮氢合金的B侧或A侧对合金相组成的影响。结果表明 ,采用不同的元素对A侧或B侧进行部分取代 ,将引起ZrMn2 基合金相组成的变化。采用Ni取代Mn后 ,ZrMn2 合金的主相结构转变为C15型Laves相 ,表明Ni为C15相稳定元素。对Zr Mn Ni三元合金 ,V为C14相稳定元素 ,而Co、Fe、Cu则为C15相稳定元素。取代量较少时 ,Cr为C15相稳定元素 ,取代量增加时 ,C15相稳定作用减弱。Ti元素为C14相稳定元素 ,Ti对Zr的部分取代将导致合金主相结构转变为C14型Laves相。合金化元素对ZrMn2 合金的相组成的影响与元素的电子浓度和原子尺寸不同有关     

Zr系贮氢合金晶体结构与电极特性间关系

ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相ＺｒＣｒ（０．４）Ｍｎ（０．２）Ｖ（０．１）Ｎｉ（１．３）贮氢合金经球磨非晶化处理后，相同化学成分的贮氢合金电极容量锐减，合金的晶体结构与其电化学放电容量密切相关．在晶态合金中，主要是Ｚｒ２Ｂ２（Ｂ＝Ｃｒ，Ｍｎ，Ｖ，Ｎｉ）四面体间隙的氢对电化学放电容量作出贡献，而在非晶态合金中，则是Ｚｒ３Ｂ，Ｚｒ４四面体间隙的氢．由于静电作用，都只有一半的间隙位置能容纳氢原子．非晶化处理导入额外的能量，以致降低合金中氢的电化学反应激活能．     

Ag、C共包覆对LiFePO_4材料电化学性能的影响

采用葡萄糖还原法在固相法制备的LiFePO4基础上合成了Ag包覆的LiFePO4/Ag材料;同时采用一步法合成了碳银共包覆的LiFePO4/(Ag+C)材料。结果表明,Ag包覆将LiFePO4材料的首次放电容量由80mAhg-1提高到121mAhg-1;而碳银共修饰的LiFePO4/(Ag+C)材料具有更高的放电容量(132mAhg-1),并且具有更好的循环性能。此外,Ag包覆也大幅度降低了材料的电阻,电极的电荷转移电阻由253.5Ω降低到了54.8Ω。