超级电容器用LiMn2O4的制备与性能

采用高温固相法制备尖晶石型LiMn2O4电极材料.XRD结果表明经700℃煅烧即可得到尖晶石型LiMn2O4样品.利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试方法研究了合成过程中温度和时间对尖晶石型LiMn2O4电极材料在2mol·L-1.(NH4)2SO4溶液中电容性能的影响.结果表明LiMn2O4电极材料具有较好的电容性能.恒流充放电和循环伏安结果表明,当煅烧温度700℃,恒温时间4-2Ah时,其容量并没有明显的变化,电流密度为10mA·cm-2时,其放电比容量保持在127F·g-1.交流阻抗结果也表明,LiMn2O4电极在2mol·L"(-1H4)2SO4溶液中具有较好的电化学电容行为,700℃下煅烧的样品的溶液欧姆电阻仅为05Ω.     

热处理对超级电容器MnO2电极电化学性能的影响

采用阳极电沉积法制备MnO2粉末,并在不同温度(200～450℃)下对MnO2热处理,通过XRD分析热处理温度对MnO2粉末物相结构的影响,采用循环伏安法、恒流充放电法测试热处理温度对MnO2电极电化学性能的影响。结果表明:随着温度的升高,MnO2由原始的γ-MnO2逐渐变为β-MnO2,MnO2电极的比容量先增加后减小;当温度为300℃时,MnO2电极的比容量达到最高,在0.5 mol/L Na2SO4溶液中循环伏安扫描速度为10 mV.s-1条件下,电极比容量为156 F.g-1,且此时电极的稳定性良好,在10000个循环充放电内MnO2电极比容量几乎无衰减。     

LiMn2L(Ac)2热分解制备的尖晶石LiMn2O4及其电化学性能

通过XRD、SEM及电化学测试等手段研究了前驱体LiMn2L(Ac)2(L为柠檬酸根)的焙烧工艺条件对尖晶石LiMn2O4产物的结构、形貌及电化学性能的影响.结果表明:提高前驱体的焙烧温度有利于获得晶相结构、微观形貌及电化学性能均较好的LiMn2O4样品.在500℃焙烧2 h再于750℃下保温8～16 h的分段焙烧工艺所得样品的初始容量达到126.0 mAh/g,循环50次后容量衰减了14.5%.     

Ru-Mn-AC多元复合电极材料的电化学性能

以提高超级电容器电极材料的电化学性能为目的,在活性碳粉末中掺入二氧化钌和二氧化锰,作为电极材料的活性物质,从而制备氧化物/活性炭多元复合电极,组装成超级电容器单元.经循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试的结果表明:在活性碳粉末中掺入20%的二氧化锰时,复合电极的比容量为128 F/g,阻抗为2.62 Ω;在活性碳粉末中掺入二氧化钉和二氧化锰各20%时,多元复合电极的比容量为266 F/g,阻抗为0.86 Ω,经1500次循环充放电后,电容量几乎无衰减,得出由活性炭、二氧化钌和二氧化锰构成的多元复合电极是一种理想的超级电容器电极材料.     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及电化学性能

采用嵌段聚合物型表面活性剂P123作为结构导向剂,利用溶胶-凝胶方法制备出纳米TiO2作为合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的原料之一.然后采用湿法球磨辅助的固相反应合成方法,以丙酮作为球磨介质,制备出Li4Ti5O12锂离子电池负极材科,并对所制备的Li4Ti5O12电极材料进行扫描电镜SEM、透射电镜TEM、粉末X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及循环性能测试.电化学性能测试表明所制各出的锂离子电池负极材料Li4Ti5O12具有较高的放电比容量和优异的循环性能.在电流密度为16 mA/g时首次放电比容量为155 mAh/g,首次库仑效率为98.3%.300次循环结束时放电比容量仍可达150.8 mAh/g,约为首次放电比容量的97.3%,300次循环容量仅衰减了2.7%.     

掺氮TiO2溶胶改性竹炭的制备及其性能研究

竹炭是以竹材为原料经高温炭化获得的固体产物,具有丰富的孔道和比表面积,但也存在着易饱和吸附等缺点.研究了竹炭的微观结构,并采用掺氮TiO2溶胶对竹炭进行了复合改性,利用二氧化钛的光催化效应来提高竹炭的功效.研究结果表明:竹炭主要由导管、维管束、细胞壁构成,细胞壁微孔是竹炭的高比表面积、高吸附的主要原因;竹炭改性后,TiO2颗粒主要富集在竹炭表面,使竹炭的光催化性能得到明显提高;上述研究为长效功能竹炭的开发奠定基础.     

掺F锂离子电池正极材料Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4-z的制备及电化学性能

以Li2CO3、Mn2O3、Co2O3及LiF为原料,采用高温固相法合成了掺F的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z锂电池正极材料。通过离子发射光谱(ICP)和电位分析法确定了材料的化学组成,用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试仪分析了 F 掺杂量对材料结构、形貌和电池性能的影响。结果表明,掺 F 的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z正极材料为尖晶石结构,在F掺入量z≤0.10时,随着掺杂量的增加晶胞参数逐渐增加,当F掺杂量继续增加时,晶胞参数的增幅有所减小。适量的F?与金属离子Li+、Co+的复合掺杂提高了材料的放电比容量,同时增强了材料结构的稳定性。电化学性能测试表明,Li1.03Co0.10Mn1.90F0.15O3.85的首次放电比容量达到111.0 mA·h/g,0.2C倍率下30次循环后容量保持率为97.0%。     

多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜制备及其电化学性能

目的 制备高比容量多孔钛/TiO2纳米管三维自支撑一体化复合电极材料。方法 采用非溶剂致相分离法与高温烧结相结合的方法制备出孔径小、空间利用率高的三维多孔钛平板膜,然后经阳极氧化法在其表面生长TiO2纳米管,从而制备出多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜电极。结果 以3 μm粒径钛粉为原料,N-甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈为添加剂制备钛膜生坯,经刮膜成型后,在氩气保护下经1000 ℃烧结,得到孔径约为2～6 μm的多孔钛平板膜。采用阳极氧化法在多孔钛平板膜上直接生长TiO2纳米管,制得多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜电极。该复合薄膜电极在超级电容器中具有良好的电化学性能,其在2 mA/cm2电流密度下,比电容为385.34 mF/cm2,即使电流密度增加到10 mA/cm2,比电容仍能保持在125.14 mF/cm2。结论 相较于TiO2纳米颗粒,采用此方法制备的多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜电极具有良好的电化学性能,可为下一代储能器件提供新的思路。     

甲烷气体还原锰矿和水热沉淀法制备纳米MnO2

采用甲烷气体还原锰矿、溶解和水热沉淀方法制备MnO2纳米棒.甲烷气体还原反应在850、875、900、925和950℃下进行120 min,生成a-MnO2纳米棒的沉淀反应在25～90℃下进行90 min.采用SEM和X射线衍射对制备的产物形貌和颗粒尺寸进行表征.采用比表面分析仪测定产物的BET和BJH值.结果表明,在反应温度950℃下,MnO相大量生成,而MnO2相消失.所制备的α-MnO2纳米棒的平均直径约为50 mm,其BET比表面积为174 m2/g.     

Al-Ni掺杂改性LiMn2O4正极材料合成及电化学性能

采用固相燃烧法快速合成了单晶多面体LiAl0.08Ni0.03Mn1.89O4 (LANMO)锂离子电池正极材料,其单晶颗粒暴露面包含{111}、{110}和{100}晶面。研究结果表明,LANMO材料为单相尖晶石型结构,属于Fd3m空间群,结晶性好,颗粒尺寸200-300 nm。在1 C和5 C倍率下LANMO的初始放电比容量分别为110.6和96 mAh·g-1,循环1000次后容量保持率都达到70%以上;在高温(55 ℃)1 C条件下,LANMO材料也具有114.2 mAh·g-1初始放电比容量,表现出优良的电化学性能。动力学性能测试表明,LANMO样品有较高的Li+离子扩散系数1.58×10-11 cm2·s-1和较低的表观活化能23.89 kJ?mol-1。Al-Ni协同改性提高了单晶多面体尖晶石型LiMn2O4材料的晶体结构稳定性,有效抑制了Jahn-Teller效应及降低Mn溶解和增加Li+扩散通道,增大了Li+扩散速率和电极可逆性,提升了其倍率性能和循环寿命。     

Effects of surface modification on electrochemical performance of MnO2

The MnO2 samples coated with Ca（OH）2 were prepared by a liquid-phase surface treatment method. The physical properties of the samples were examined by SEM, EDAX and chemical analysis, and their electrochemical performances were investigated by means of galvanostatic charge-discharge, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy （EIS）. The SEM results show that the samples coated with Ca（OH）2 display a porous surface structure. The electrochemical experiments indicate that the surface modification decreases the polarization of MnO2 electrodes and improves their discharge potentials and discharge capacities.     

Charge-discharge process of MnO2 supercapacitor

Mechanochemical synthesis of α-MnO2 was carried out with KMnO4 and Mn（CH3COO）2 in 1：1 mole ratio. The electrochemical performance of MnO2 electrode was investigated by cyclic voltammograms and alternating current impedance. The charge-discharge process of MnO2 supercapacitor in 6 mol/L KOH was studied within 1.2 V at 200 mA/g, suggesting that it displays double-layer capacibility in low potential scope and pseudo-capacitance properties in high potential scope. It is found that Mn3O4, an electrochemical inert, mainly forms in the initial 40 charge-discharge cycles. During cycling, the pseudo-capacitance properties disappear and the discharge curves are close to ideal ones, indicating double-layer capability. The maximum capacitance of MnO2 electrode is as high as 416 F/g, and retains 240 F/g after 200 cycles. The equivalent series resistance increases from 17 to 41Ω.     

金属铁掺杂的LiMnPO4/C制备研究及电化学性能

采用固相法,在LiMnPO4晶格中引入铁离子合成LiFexMn1-xPO4/C固溶体提高其电化学性能,以酚醛树脂作为还原剂和碳源,通过确定Fe和Mn比例来优化材料的电化学性能。合成的LiFexMn1-xPO4/C颗粒均具有相似的类球形形貌,颗粒尺寸300~500nm,分布均匀。研究结果表明,材料电化学性能、可逆容量及倍率性能随Mn含量的增加而减小,Fe2 /Fe3 和Mn3 /Mn2 的氧化还原电位随之发生变化。通过充放电测试LiFexMn1-xPO4/C电化学性能可知,当x=0.5、600℃煅烧10h合成的LiFe0.5Mn0.5PO4/C样品具有较好的电化学性能：0.1C放电容量147.3mAh/g;2C倍率下循环100圈后,放电容量从115.2mAh/g降为112.7mAh/g,容量保持率为97.8%,材料在该倍率下能很好地发挥其电化学性能;10C倍率经过200圈循环后,容量保持率仍有89.6%。     

二氧化锰超细粉体的制备及其电化学性能

以MnCl2和NaOH为原料,利用超临界流体干燥技术(SCFD)制备了MnO2超细粉体.采用TG-DTA、XRD、粒度分析仪、透射电镜、恒流放电等方法对样品的热稳定性、粒子的形貌、电化学性能进行了表征和测试.研究表明,采用超临界流体干燥技术可以制备出颗粒细、大小均匀的纳米粒子;酸化后的纳米MnO2的电化学性能大大提高,中等负荷放电时,累积容量比电解MnO2提高了24%;重负荷放电时,放电容量提高幅度更大,放电容量较电解MnO2提高110%(-0.9V).     

Effect of lithium content on the electrochemical properties of solid-state-synthesized spinel LixMn2O4

Lithium-substituted LixMn2O4 (x = 0.98, 1.03, 1.08) spinel samples were synthesized by solid-state reaction. X-ray diffraction (XRD) patterns show that the prepared samples have a spinel structure with a space group of Fd 3 m. The cubic lattice parameter was determined from least-squares fitting of the XRD data. Li1.03Mn2O4 shows high capacity at both low and high current densities, while Li1.08Mn2O4 shows good cycling performance but relatively low capacity when cycled at both room and elevated temperatures. A variety of electrochemical methods were employed to investigate the electro- chemical properties of these series of spinel LixMn2O4.     

碳包覆氧化镍纳米颗粒制备与电化学性能研究

采用直流电弧放电等离子体技术制备了核壳结构碳包覆氧化镍纳米颗粒,并采用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、X射线能量色散分析谱仪和表面物理吸附仪等测试技术对样品的微观结构进行研究。并利用循环伏安法、恒电流充放电以及交流阻抗等技术研究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明:直流电弧等离子体技术制备的碳包覆氧化镍纳米颗粒具有典型的核壳结构,内核为面心立方结构的氧化镍纳米颗粒,外壳为碳层。颗粒形貌主要为立方体结构,粒度均匀,分散性良好,粒径分布在30～70 nm范围,平均粒径为50 nm,外壳碳层的厚度为5 nm。碳包覆氧化镍纳米颗粒具有较高的比容量和良好的电化学活性。     

Preparation and electrochemical performance of nano-scale Ni(OH)2 doped with zinc

Nano-scale Ni(OH)₂ doped with Zn was prepared by precipitation transformation method and characterized by XRD and TEM. The electrochemical performance was investigated by cyclic voltammetry (CV) and constant current technology. The measurement results indicate that the lattice parameters of nano-scale Ni(OH)₂ are changed and the agglomeration of particles becomes obvious with the increased Zn-doped content. Compared with un-doped one, the discharge specific capacities of nano-scale Ni(OH)₂ doped with 10% Zn are enhanced by 8% and 6%, respectively, at the discharge rate of 0.2C and 3C. After 110 cycles, the discharge specific capacity of the sample doped with 10% zinc is still above 85% of its initial capacity discharged at 0.2C. Therefore, a suitable Zn-doped content is beneficial to improving the discharge performance of nano-scale Ni(OH)₂.     

超细Cr_3C_2粉末的制备

将CrO3溶解于有机溶液中,通过喷雾干燥制得非晶态含铬的粉末前驱体,将前驱体粉末真空还原/碳化后得到超细Cr3C2粉末。采用X射线衍射仪﹑扫描电镜对工艺过程进行分析,分析结果表明:前驱体为10μm～20μm非晶态球形粉末,在真空中当温度升高到400℃时,前驱体粉末开始分解,生成微晶Cr2O3。当温度升高到550℃时,微晶Cr2O3迅速长大,前驱体粉末全部转变为Cr2O3与游离C原子级别混合均匀的复合粉末;温度升高到1150℃时得到碳化完全的Cr3C2粉末,粉末的一次颗粒粒度为0.5μm左右。