三维双金属硫化物Co9S8/MoS2/C异质结用于增强钠离子存储(英文)

钠离子电池(SIBs)的阳极材料一直备受研究关注，但缓慢的动力学行为和较大的体积变化限制了其在实际应用中的推广。为了克服这些问题，本研究利用金属有机框架和MoS2的优异性能，设计并制备了具有稳定骨架结构的复合材料。以Co-ZIF为前驱体，添加Mo源材料，在高温硫化烧结的过程中，构建了花状的Co9S8/MoS2/C复合材料，探究其在不同温度条件下的结构和电化学性能。此外，通过密度泛函理论(DFT)分析了Co9S8(001)/MoS2异质结对扩散动力学的影响。结果表明，电子结构在异质结构的界面处发生了重塑，Co9S8/MoS2表现出典型的金属性和显著增强的电子导电性。在所有样品中，700°C合成的阳极材料Co9S8/MoS2/C具有更稳定的结构和优异的电化学性能。当电流密度从4 000恢复到40 mA g-¹时，Co9S8/MoS2/C-700的放电容量可以从368 mAh g-1完全恢复到571 mAh g-1，并稳定在543 mAh g-1。综上所述，本研究提供了一些关于异质结材料合理制备的思路，有助于设计高性能的金属钠离子电池负极复合材料。     

正负极混合宏量回收废旧磷酸铁锂电池的探索北大核心CSCD

为模拟实际工业生产中废旧LiFePO_(4)电池回收及其综合应用,本文设计了在酸性条件下对废旧LiFePO_(4)电池正负混合极片中有价金属Li、Cu、Fe的选择性浸出及其产物回收再利用。电池拆解后,将正负混合极片机械粉碎后过筛,得到Cu、Al高含量杂质的正负极混合粉,700℃高温焙烧后,除碳率和除氟率分别为99.03%和99.93%,后对其进行Li、Cu的选择性浸出实验。研究结果表明,浸Li段在H^(+)/Li^(+)的物质的量之比为0.7、浸出温度90℃、浸出时间3 h、液固比为3∶1时,金属元素Li、Fe、Cu、Al的浸出率分别为:91.88%、0.0024%、4.71%、0.11%,实现对Li的有效分离。对浸出液引入饱和Na_(2)CO_(3)作为沉淀剂后,成功回收合成电池级碳酸锂。另一方面,对浸出渣进行450℃焙烧后,滴加浓硫酸控制pH为1.5、浸出温度90℃、浸出时间3 h、液固比5∶1,金属元素Fe、Cu浸出率为:0.11%和92.54%,实现了有价金属Cu的选择性浸出。将处理后的浸铜渣进行酸溶,滴加氨水调节pH至1.8,形成二水磷酸铁,沉淀率可达到95%。焙烧除去二水磷酸铁中的结晶水,得到电池级磷酸铁,纯度为99.48%。     

碳基支架在构建稳定复合锂金属阳极方面的研究进展（英文）

因为锂金属电池(LMBs)具有高能量密度、高理论比容量和低氧化电位等优点，被认为是后锂离子电池(LIBs)中理想的能量存储装置之一。然而，锂金属阳极(LMA)面临着多种障碍，包括低库仑效率(CE)、大体积膨胀、锂枝晶的形成、低安全和低稳定性及短寿命，这些问题阻碍了LMBs的实际应用。由于低密度、高机械强度、稳定的化学性质和大比表面积等优势，碳基材料受到了广泛关注。建立复合碳基LMA是各种策略中的一种有效选择，因为其具有缓解体积膨胀、降低局部电流密度以及提供均匀Li⁺沉积的活性成核位点的能力。本文综述了复合碳基LMA的最新研究进展，包括碳基复合材料、元素金属及其化合物与碳基材料的复合物，以及它们与阳极界面稳定性和结构的关系。最后，本文总结并提出了关于将碳基材料作为LMA支架的观点和见解。     

醇盐体系增材制造钛合金的电化学抛光机理

电化学抛光是增材制造TC4钛合金表面处理的方法之一.采用循环伏安、交流阻抗、计时电流及X射线光电子能谱仪(XPS)等测试方法,研究了乙二醇-氯化钠电解液中增材制造TC4钛合金的电化学抛光行为.结果表明,钛合金在乙二醇-氯化钠体系中的氧化过程是Ti→TiO→Ti₂O₃→TiO₂.施加不同的电位,影响钛合金表面氧化膜(也可称为钝化膜)厚度的演化,随着施加电位的增大,氧化膜厚度先增大后减小.根据氧化膜厚度的变化规律提出两步抛光法,与单一钝化区电位抛光相比,两步抛光法抛光速率更大.在25 min时钛合金表面取得了最佳抛光效果,此时粗糙度为2.6μm.     

量子点及其复合材料作为碱金属离子电池负极的研究进展北大核心CSCD

负极材料作为碱金属离子电池的重要组成部分,对电池的性能有着巨大的影响。传统的负极材料如石墨,由于比容量低很难满足未来对储能的需求。因此,寻找具有高比容量、优异的循环性能和稳定性能的负极材料至关重要。量子点因细小的尺寸和超高的比表面积被广泛用于与负极基体材料复合,由量子点修饰的复合负极材料在碱金属离子电池中表现出优异的电化学性能。然而,目前对量子点及其复合材料用于碱金属离子电池负极的研究缺乏综述和展望。本文从金属氧化物量子点、金属硫化物量子点、金属氮化物量子点、碳量子点、单质类量子点以及其他类型量子点这6个方面对应用于碱金属离子电池负极的量子点进行综述,重点分析了各类量子点修饰的复合材料的作用机理和电化学性能。综合分析表明,量子点复合负极材料能有效缩短碱金属离子的扩散路径,提供更丰富的活性位点以及具有更高的循环稳定性,有望成为碱金属离子电池最具前途的负极材料。此外,本文总结了量子点复合负极材料存在的问题,并对未来量子点及其复合材料在电池领域的发展前景作了展望:(1)优化量子点合成路径;(2)明确量子点作用机理;(3)减少副反应消耗;(4)选用更合适的基体材料。     

醚基电解液中CoS_(2)/NC作为钠离子电池高性能阳极的原因分析北大核心CSCD

高性能钠离子电池负极材料的开发迫在眉睫,过渡金属硫化物具有较高的储钠比容量和良好的氧化还原反应可逆性等优点,但是存在充放电过程中的容量快速衰减问题。和电极材料的改性相比,通过优化电解液来提高电极的电化学性能是一种更加方便、环保且有效的策略。本文研究了CoS_(2)/NC在乙二醇二甲醚(DME)和碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯(EC/DEC)两种电解液中作为钠离子电池负极材料的电化学和反应动力学差异,发现在与中间产物Na_(2)S_(6)副反应更少的DME电解液中,表现出优异的倍率性能、循环性能。通过紫外光谱证明了Na_(2)S_(6)在DME电解液中更高的稳定性,利用电化学阻抗测试和不同扫速下的循环伏安测试对电极材料的电子传输和离子扩散速率进行分析,证明了CoS_(2)/NC与电解液的副反应来自于中间产物多硫化钠与电解液的反应,中间产物在电解液中的稳定性是影响CoS_(2)/NC电化学性能的主要原因之一。我们的工作研究了多硫化钠在两种典型的电解液中的稳定性不同导致的电化学性能差异,并为过渡金属硫化物阳极和电解液之间的相互作用补充了新的见解。     

钾离子电池锰基层状氧化物正极的研究进展北大核心CSCD

可再生能源替代传统化石燃料的研究推动了电能存储系统的发展。随着对规模储能的需求不断增加,钾离子电池(PIBs)因其成本低廉、元素丰度高、理论工作电压高以及电解液中K+卓越的传输动力学,在未来将成为商用锂离子电池的补充或替代品。电极材料的发展深刻影响电池的电化学性能。石墨作为钾离子电池负极展现出了优异的循环稳定性,然而,找到具有快速的传输动力学和稳定的框架结构来嵌入/脱嵌大尺寸K^(+)的正极材料是钾离子电池面临的主要挑战。层状过渡金属氧化物因其结构稳定、合成过程简单及价格低廉等优点而具有广阔的应用前景。本文介绍了钾含量和合成温度等对过渡金属层状氧化物晶体结构的影响,并说明了各种晶体结构在脱钾过程中的结构演变和容量损失机理;在此基础上,提出了针对不同晶体结构的锰基过渡金属层状氧化物的改性方法以提高其电化学性能;最后,对新型过渡金属层状氧化物正极的主要研究方向和研究热点进行了预测,以指导未来钾离子电池正极材料的发展。     

镁掺杂协同氧化铝包覆优化锂离子电池高镍正极材料北大核心CSCD

锂离子电池高镍Li Ni_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)(NCM,x≥0.6)正极材料因具有较高的能量密度和低成本等优势在电池领域备受关注,然而随着镍含量的升高,材料锂镍混排严重且热稳定性下降,导致高镍三元材料的循环稳定性和安全性恶化。本研究针对高镍三元材料阳离子无序排列严重和循环稳定性差的问题,通过共沉淀法在前驱体合成过程中将Mg掺杂进入晶体,得到Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.09)Mg_(0.01)O_(2)(Mg1.0)活性材料,进一步利用液相法在材料表面包覆Al_(2)O_(3),成功制备Al_(2)O_(3)涂覆的Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.09)Mg_(0.01)O_(2)复合材料(Mg1.0@Al)。X射线衍射(XRD)结果表明,Mg掺杂能够有效扩大材料层间距,抑制阳离子混排;扫描电子显微镜(SEM)结合透射电子显微镜(TEM)结果表明,改性未对NCM811材料整体形貌造成影响,同时能够明显地观察到通过液相法在材料表面包覆的Al_(2)O_(3)涂层。电化学测试结果表明,镁铝协同改性可以稳定NCM811材料结构,减少阴极的界面极化,遏制材料与电解液发生副反应,使得材料表现出优越的电化学性能。Mg1.0@Al在1 C循环100次后表现出稳定的放电电压(ΔV=5.2 m V)、较低的电荷转移阻抗(R_(ct)=51.66Ω)和卓越的锂离子扩散系数(D_(Li)=4.05×10^(-14)cm^(2)/s)。同时,Mg1.0@Al材料在2.8~4.3V电压范围下,展现出卓越的循环性能和倍率性能:1 C下循环100次和400次后仍有188.58 m Ah/g和147.47 m Ah/g的放电比容量,容量保持率分别为95.18%和74.54%;5 C大倍率电流下,放电比容量高达146.3 m Ah/g。     

退役锂离子电池锂资源回收工艺北大核心CSCD

回收退役三元锂电池中的有价金属,可减少环境污染和缓解资源匮乏等问题。本研究通过一种先进、简单的前端提锂工艺,将拆解退役锂离子电池得到的正负极混合粉置于管式炉中,在750℃下对管式炉维持一定的压力并持续通入二氧化碳焙烧1 h,焙烧后得到含锂焙烧粉。再往焙烧粉中加入一定量的水制成浆料,并持续性通入二氧化碳气体,经固液分离后得到含碳酸氢锂的溶液,再将溶液经加热分解后制备得到纯度为99.5%的电池级碳酸锂。整套工艺锂综合浸出率可达99.05%,回收率可达99%,在实现高回收率的基础上兼具成本低效益高的优势,为目前较为先进的回收技术之一,能够有效解决目前锂回收难、回收成本高、经济效益差的问题。