化学法处理混合电镀废水及药剂选择

通过热动力学分析、理论计算和实验,确定在碱性条件下用NaClO作氧化剂,Na₂S和FeSO₄作还原剂处理混合电镀废水的工艺流程,并通过计算和实验确定了Na₂S与FeSO₄的最佳药剂比:Na₂S为80%~90%,FeSO₄为10%~20%.Na₂S+FeSO₄比单独使用FeSO₄少产生60%~70%的污泥.该工艺在实际工程运行过程中效果良好.     

碱式氧化焙烧-水浸-还原法从电镀污泥中制备三氧化二铬

电镀污泥中铬主要以氧化物或氢氧化物形式存在,氧气气氛中以Na₂CO₃为添加剂对电镀污泥进行焙烧,并对焙烧渣进行水浸处置,最后加入Na₂S还原,可实现铬资源的高效回收。结果显示：O₂流量40 mL/min条件下,焙烧过程中控制Na₂CO₃添加量100%、焙烧温度700℃和焙烧时间90 min,焙烧渣水浸工艺中铬浸出率可达97.8%,一定范围内,增加Na₂CO₃添加量、提高焙烧温度和延长焙烧时间,可促进Cr由尖晶石相(FeCr₂O₄和AlCr₂O₄)转变为Na₂CrO₄,使铬浸出率提高;Na₂CrO₄浸出液Na₂S还原工艺中,在60℃条件下,控制还原反应物料比n(CrO₄^2-)/...     

铜元素掺杂改性蜂窝层状Na3Ni2SbO6正极材料的电化学性能

采用Cu部分替代Ni的方法对蜂窝层状Na₃Ni₂SbO₆正极材料进行掺杂改性,得到Na₃Ni₂-_xCu_xSbO₆(x=0、0.2、0.4、0.8)正极材料,利用X射线衍射仪和扫描电镜研究材料的形貌与结构,并测试其电化学性能。结果表明,Cu掺杂可以有效改善Na₃Ni₂SbO₆正极材料的循环稳定性,在0.1 C倍率下循环100圈后,Na₃Ni₂SbO₆的放电比容量仅为39.5 mA·h/g,而Na₃Ni_1.8Cu_0.2SbO₆材料的放电比容量达到72.3 mA·h/g。通过理论计算和实验分析发现,Cu(Ⅱ)的引入可有效缩小Na₃Ni₂SbO₆     

钠离子电池P2相镍锰基层状氧化物正极材料的研究进展

P2型Na_0.67[Ni,Mn]O₂材料由于较高的比容量、工作电压以及较好的空气稳定性成为最具前景的钠离子电池正极材料之一.然而,高压相变、Na⁺/空位有序排布以及由Mn³⁺引起的Jahn-Teller扭曲导致该类材料充放电过程中面临结构失稳以及性能衰减的挑战.本综述从P2型Na_0.67[Ni,Mn]O₂材料的失效机制出发,系统阐述了该类材料的最新进展.最后,对其未来的发展方向进行了展望.本文将为P2-type Na_0.67[Ni,Mn]O₂材料的研发与商业化提供借鉴.     

富锂材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2的ZrO2包覆及电化学性能

近几年,锂离子电池富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x) LiMO₂(M=Ni、Co、Mn等) 由于其高放电比容量、高电压、低廉的价格受到人们越来越多的关注.但是,富锂材料循环性能差、倍率性能低、首圈充放电效率低和电压降等问题是阻止富锂材料商业化的几个主要原因。采用液相法合成富锂材料Li[Li_0.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13]O₂,通过表面包覆一层ZrO₂, 放电倍率1 C下循环100圈之后,2% ZrO₂包覆量的富锂材料的放电比容量比未包覆的放电比容量多53.8 mAh/g,大大提高富锂材料的循环性能.      

氢还原—极谱法定硫

在600~900℃的温度范围内,用氢气还原-极谱分析法测定了碱土金属硫化物MgS、CaS和BaS以及稀土硫化物RB₂S₃与稀土硫氧化物RE₂O₂S被H₂还原时S的析出率,以寻求用H₂还原法分离钢铁试样中FeS与其它碱化物的条件。
在800℃时,各硫化物被H₂还原程度按以下顺序递减:FeS>MgS ≥ RE₂S₃>RE₂O₂S ≥ CaS≈BaS。     

钠源对正极材料Na3V2（PO4）3性能的影响

采用溶胶凝胶-高温固相法,用不同的钠源制备NASICON结构钠离子电池正极材料Na₃V₂（PO₄）₃.借助扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射分析（XRD）,电池测试系统及电化学工作站对制备的Na₃V₂（PO₄）₃结构,形貌,电性能和内阻进行表征.研究结果表明,以Na₂CO₃为钠源合成Na₃V₂（PO₄）₃有更好的颗粒尺寸,形貌结构完整,充放电性能及循环稳定性更好,阻抗也较小;在2.5~4.0 V电压范围内,以0.2 C进行充放电,首次放电比容量达到110.8 mAh/g,50次循环后容量保持率为85.1 %.      

响应曲面法优化Na2S-NaOH体系浸出硫酸烧渣中的砷

硫酸烧渣作为重要的二次资源,除砷有利于提高烧渣的价值.针对某含砷硫酸烧渣预处理脱砷的问题,采用Na₂S-NaOH体系浸出烧渣中的砷.首先采用单因素试验确定Na₂S和NaOH的药剂用量范围,进而采用响应曲面法优化浸出工艺参数.结果显示,响应曲面法优化Na₂S-NaOH体系中浸出砷的模型显著,Na₂S、NaOH和温度均对砷的浸出有着重要影响,且温度越高越有利于砷的浸出,Na₂S和NaOH之间存在明显的交互作用,在80℃、NaOH浓度为0.34 mol·L-1、Na₂S浓度为0.12mol·L-1时,浸出后烧渣中的砷质量分数可以降低到0.08%.      

废旧磷酸铁锂正极材料异晶型硫酸盐机械化学活化水浸提锂研究

采用机械化学活化水浸工艺对废旧磷酸铁锂正极材料中的金属锂进行回收,研究了共研磨试剂与废旧磷酸铁锂正极材料物质的量之比、球磨转速、球磨时间对金属锂浸出率的影响。在四种异晶型硫酸盐共研磨试剂与废旧磷酸铁锂正极材料物质的量之比为3∶1,球磨转速为400 r/min,球磨时间为4 h的条件下,共研磨试剂Na₂S₂O₃、Na₂SO₃、Na₂SO₄和Na₂S₂O₈的锂浸出率分别为42.7%、30.8%、58.3%和99.3%。以Na₂S₂O₈作为共研磨试剂进行机械化学活化水浸回收锂时,具有较高的锂浸出率。滤液中的锂通过饱和碳酸钠溶液进行沉淀分离与提纯,得到的回收产物为Li₂CO₃,纯度可达98.5%。该方法实现了废旧磷酸铁锂正极材料中有价金属锂的高效回收。     

脆硫锑铅矿熔盐冶炼过程Fe反应行为研究

本文研究脆硫锑铅矿低温熔盐冶炼过程中Fe的反应行为。通过模拟脆硫锑铅矿在Na₂CO₃-NaCl熔盐体系熔炼过程中的Fe反应过程,采用XRD分析FeS、FeS₂与ZnO、碳粉在同一体系熔炼过程中Fe的反应行为,并通过SEM-EDS表征脆硫锑铅矿熔炼得到的铅锑合金表面及断面的Fe元素分布。结果表明：在973 K条件下FeS与ZnO发生置换反应形成FeO,FeS₂与Na₂CO₃反应形成FeS与Na₂S;在1 073 K条件下FeS和FeS₂与ZnO、碳粉发生还原反应形成单质Fe、Fe₃O₄与ZnS;在1 173 K条件下FeS和FeS₂与ZnO、碳粉反应产物主要有ZnS、Fe、Fe₂O₃与Fe₃O₄。随温度升高或反应时间延长,FeS和FeS₂中F...     

磷酸酯基阻燃电解液用于高安全锂硫电池

Li–S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要. 本文对高浓度磷酸三乙酯（TEP）和磷酸三（2,2,2-三氟乙基）酯（TFP）电解液在锂–硫化聚丙烯腈（Li–PAN/S）电池中的应用展开了深入研究,以同样的锂盐摩尔比和氟代醚稀释梯度,研究了TEP和TFP基局部高浓度电解液对锂金属负极和硫正极稳定性的影响,详细解析了两种溶剂分子在电池循环过程中的界面反应. 研究表明,磷酸酯基高浓度电解液在Li–PAN/S电池中展示了较优异的循环稳定性,通过优化TTE的稀释比例,提升了电池的倍率特性. 对比基于TEP和TFP的电解液,发现TEP基电解液具有更好的锂沉积/剥离性能,而TFP基电解液在界面生成更多的有机组分,导致不稳定的界面膜. 以TEP212为电解液的锂硫电池能够在1C的倍率下稳定循环200圈以上,放电比容量保持在1080.8 mA·h·g⁻¹.

     

锂-空气电池阴极催化剂研究概述

随着不可再生资源的日益枯竭和全球气候变暖问题的出现,锂-空气电池以其超高的理论能量密度和绿色环保等特点,成为满足当前大型储能装置需求的最佳候选者.在锂-空气电池的组成中,空气阴极是电池性能提升的关键.因此,本文以锂-空气电池的空气电极的结构为开端,详细阐述了各种阴极催化剂在锂-空气电池的应用,为今后锂-空气电池阴极催化...     

CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池（LIBs）因其能量密度高、体积小、质量轻等优点在便携式储能设备中广受欢迎。然而,传统商用LIBs存在可逆容量低、循环性能差、成本高、安全性差等问题,需要进一步提高其功率密度、能量密度、寿命和安全性。过渡金属氧化物负极材料提供的可逆容量与传统石墨材料相比高2～3倍,且具有更高的嵌锂电位和更高的安全性。同时,纳米结构电极材料由于其高比容量、快速的电子/离子转移速率,以及具有可减轻体积膨胀的自由空间等优点,成为电池电极的理想材料。本文综述了氧化铜（CuO）纳米结构材料用于LIBs的研究进展,包括球状、线状、片状等纳米结构,还阐述了它们的优势;还介绍了其他过渡金属氧化物纳米结构材料在LIBs中的应用;最后,讨论了CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料未来在LIBs中应用的机遇和挑战。     

高吡啶氮掺杂有序介孔碳封装多硫化物实现长寿命锂硫电池

锂硫电池的硫正极具有高的理论比容量(1675 mAh/g)和高的比能量(2600 Wh/kg),被认为是下一代锂电池技术。然而,单质硫以及其放电产物硫化锂导电性差和多硫化锂在电解液中溶解导致穿梭效应,严重阻碍了其商业化应用。采用硬模板法制备高比表面积和高吡啶氮掺杂的一维碳材料(NOMCs),通过物理约束和吡啶氮与多硫化锂之间强亲和力来抑制多硫化锂的穿梭效应。此材料中的石墨氮可以提高碳材料的导电性,而吡啶氮可以有效地吸附多硫化锂,抑制多硫化物在电解液中穿梭。因此,采用此材料载硫后,S@NOMCs在1C倍率下首次放电容量为853 mAh/g,充放电500次容量保持在679 mAh/g,容量衰减率仅为0.042%/圈。     

磷酸钒盐在水系锌离子电池中的应用

锂离子电池因锂资源储量有限、分布不均及一定的安全问题,导致其在大型储能领域的应用受限.水系锌离子电池因其资源丰富、安全环保、易于组装以及价格低廉等优势在大规模储能领域具有极大前景.但是由于锌离子与正极材料基体具有较强的静电吸附作用,导致其动力学缓慢以及部分正极材料在水系电解液中存在溶解等问题,限制了水系锌离子电池的发展.在目前的正极材料中,磷酸钒盐因其结构稳定、电压平台高、功率密度高等特点受到研究者的关注.然而,磷酸钒盐作为水系锌离子电池正极材料时,较差的电子电导率和溶解问题,制约其循环稳定性和倍率容量.本文综述各类磷酸钒盐及其衍生物的物相结构、合成方法、储锌性能和储锌机制,归纳提高电化学性能的方法如构建纳米结构、调节电子结构、包覆导电材料、调控电解液等.最后,总结了磷酸钒盐储锌正极材料现阶段存在的挑战,并对其未来的发展方向提出了展望.     

钠离子电池层状氧化物正极材料研究进展

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景。层状氧化物理论容量较高且易于合成，是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一。如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题。首先，综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法，从组分设计的角度，探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响，阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理，概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略；从结构设计的角度，介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展；从表面设计的角度，讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制。最后，总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战，并对其未来的发展方向进行了展望，提出了新的研究思路。      

对湖南省战略性新能源产业发展的思考

要大力发展并利用可再生能源,电能的存储是关键。锂离子电池是一种综合性能好、清洁环保的新型储能电池和动力电池。小型锂离子电池,以高品质钴酸锂为主导;锂离子动力电池,以高品质磷酸铁锂为主导。湖南省锂离子电池正极材料研究生产有良好的产业化基础,应加大研发投入力度,组建战略性新能源材料研发中心和大力发展先进电池材料产业。     

锂离子电池安全性研究进展

综述了近年来电解液的热稳定性影响因素、热失控过程及产物成分、单体及电池组燃爆安全性、灭火措施的研究进展.指出电解液的热稳定性受锂盐和有机溶剂的共同影响,当电池内部温度达到120℃左右时放热反应开始出现,在热量持续积累的情况下热失控将自发进行,同时产生氢气和烷烃类具有燃烧爆炸危险的气体产物.与二氧化碳和干粉类灭火剂相比,七氟丙烷和水的灭火效果较好.最后对锂离子电池的应用前景做了展望,提出了不同滥用条件下的热失控过程、热失控产物生成机理,指出开发新型电解液和寻求高效灭火介质是今后研究的方向.     

PAM基复合水凝胶电解质的制备及其在Zn–MnO2电池中的应用

水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景. 提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一. 本工作采用二维层状蒙脱土（MMT）和丙烯酰胺单体,通过两步法合成了具有三维网状结构的蒙脱土–聚丙烯酰胺水凝胶电解质（Montmorillonite–polyacrylamide hydrogel,MMT–PAM）. 蒙脱土的加入为丙烯酰胺单体的原位聚合提供了吸附位点,并通过MMT和PAM高分子链之间的氢键作用显著提高了水凝胶的机械性能,抑制了锌枝晶生长（在0.5 mA∙cm⁻¹电流密度下稳定循环250 h）. 此外,蒙脱土表面丰富的负电荷为Zn²⁺的快速传输提供更多离子传输通道,提高其离子电导率（室温下为34 mS∙cm⁻¹）,赋予MMT–PAM水凝胶电解质更好的倍率性能和循环稳定性. 基于上述优点,组装的水系Zn–MnO₂电池在0.2 A∙g⁻¹的电流密度下提供了289 mA·h∙g⁻¹的比容量,且可稳定循环2000次. 此外,使用MMT–PAM水凝胶作为电解质制备的柔性电池在经过不同外界条件冲击下依然可正常工作,表现出了其在柔性电子领域的应用可行性.