核壳结构ZIF-67@ZIF-8的制备及其超级电容性能研究

采用胶体化学合成法,在室温下使六水硝酸钴[Co(NO3)2·6 H2O]与2-甲基咪唑(MeIm)反应制备出ZIF-67,并将其作为湿种子,再通过原位生长法将二水乙酸锌(C4H6O4Zn·2 H2O)与2-甲基咪唑(MeIm)生成的ZIF-8包裹在ZIF-67外,制备出核壳结构ZIF-67@ZIF-8材料,并用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法对材料的形貌和结构进行表征.实验通过控制变量法改变原料金属离子的摩尔配比,得到不同配比下的样品,并将其制备成工作电极,在三电极体系下进行循环伏安法、恒流充放电法等电化学测试,结果表明,在原料金属离子(Co2+与Zn2+)的摩尔比为1:1时,制备出的材料在恒流充放电测试中电流密度为1 A/g时比电容为1144.4 F/g,具有较高的比电容以及较好的循环稳定性.     

正极材料Lix Ni1-yCoyO2的制备及其性能+

通过固态反应制得固溶体LixNi1-yCoyO2,X射线衍射分析表明产物为层状结构.研究了反应预处理方式、气氛、温度和时间等因素对合成的影响,并加以比较,优化制备条件.以LiOH、Ni(OH)2和Co3O4作为原料,在氧气气氛及600℃～900℃的温度范围内,制备出3种化学计量物质LiNi0.7Co0.3O2、LiNi0.5Co0.5O2和LiNi0.3Co0.7O2,作为锂离子电池的正极材料.合成粉末的物性被表征.电化学行为的研究表明,3种产物的电化学性能都比较好,充放电容量均接近LiCoO2的充放电容量.     

Co3O4的制备及电容性能的研究

用KOH作沉淀剂制备Co(OH)2前驱体,并用热分解法制备了Co3O4粉末,XRD表明所制备的Co3O4是立方相.采用循环伏安、恒流充放电等研究了样品的电化学性能.结果表明:Co3O4电极在5 mol/L KOH溶液中,0～0.4 V的电位范围内,电流密度为5 mA/cm2时,放电比电容可达300.59 F/g.     

聚苯胺/Co3O4的电化学催化性能的研究

采用液相共沉淀法合成Co3O4,再采用化学聚合法合成聚苯胺(PANI),然后通过快速研磨混合制备聚苯胺/Co3O4材料作为H2O2的阴极还原催化剂。并利用X射线衍射和扫描电镜分析其结构和表面形貌,利用电势线性扫描和计时电流法测定其对H2O2在碱性KOH电解液中的还原的电催化性能。结果表明:在3 mol/L KOH电解液中,当H2O2浓度为0.4 mol/L时,聚苯胺/Co3O4材料对H2O2的阴极还原具有较好的催化性能,当用20%(质量百分比)PANI掺杂时,在-0.34 V时极限还原电流密度达-111.3 mA/cm2,且材料电化学稳定性较好。     

四氧化三钴/氧化石墨烯的合成及电容性能

采用水热合成法,以CoCl2·6 H2O为原料、尿素为沉淀剂,制备Co3O4/GONS复合体作为超级电容器的电极材料。对样品的物相结构、微观形貌和电容性能进行表征和测试。结果表明:纯Co3O4材料呈纳米纤维状;复合一定量的GO后,Co3O4呈现片状孔隙结构,由很多10~20 nm的微小颗粒相互连接构成,并且Co3O4薄片紧凑成束状分布在GO表面上。由于静电吸引及配位作用形成的GO对Co2+离子的限域效应,确保了钴氧化物在纳米GO片上的二维可控生长。Co3O4/GONS电极材料具有较好的电容性能,在0.5 A/g的电流密度下比电容能达到444 F/g,比纯Co3O4的比电容(298 F/g)提高了49%;当电流密度增加至5 A/g时,比电容还能保持在262 F/g。     

一种合成锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的新方法

以LiNO3、Ni(CH3COO)2·4 H2O、Co(CH3COO)2·4 H2O和Mn(CH3COO)2·4 H2O为原料,采用共沉淀-燃烧法在空气中合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用原子吸收光谱仪(AAS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和充放电测试仪对合成产物的成份、形貌、结构和性能进行了表征.实验结果表明,所合成的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶良好,粒度适中,大小均匀,具有α-NaFeO2型层状有序结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35 V电压区间充放电,其首次放电比容量达到169.05 mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有152.83 mAh/g.在深度充电状态下具有良好的结构稳定性.     

钴化合物/有序中孔炭复合材料的电容特性

采用微湿含浸法和水热法相结合制备了钴化合物/有序中孔炭复合材料,通过XRD、TEM、液氮吸附等温线和电化学性能测试对材料进行表征,研究了水热处理温度对复合材料的晶体结构和电化学性能的影响.研究结果表明,在150℃的较低温度下制得CoNO3OH·H2O/有序中孔炭复合材料,随温度的进一步增加到175℃,所制得的样品为CoNO3OH·H2O和Co3O4混合物/有序中孔炭复合材料,而当温度升到200℃的较高温度时,得到Co3O4/有序中孔炭复合材料.钴化合物填充到有序中孔炭的孔道中形成了主客体结构.在175℃下水热处理可以制备得到比电容达936.31 F/g的CoNO3OH·H2O和Co3O4混合物/有序中孔炭复合材料.     

温度对LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2性能的影响

采用共沉淀法先合成出前驱体Ni0.45Co0.15Mn0.4(OH)2,然后将其与Li2CO3均匀混合后在三种温度下烧结制得正极材料LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2。用XRD、SEM和电池测试仪研究了烧结温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:材料合成的最佳温度为900℃,在900℃条件下合成的LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2具有较好的层状结构和较高的电化学活性,首次放电容量超过130mAh/g,8个循环后,容量保持率为99.1%,而且颗粒形貌呈球形并大小均匀适中。     

负极材料Li4Ti5O12的改性及其电化学性能的研究

以CH3COOLi·2 H2O和Ti(OC4H9)4为原料,C6H15NO3为络合剂,CH3CH2OH为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备Li4Ti5O12材料,并且复合掺杂Mg、Mn、Ni、Co四种金属。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜、电化学阻抗(EIS)分析研究了材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明:掺杂Mn、Mg两种金属的Li4-x MgxTi5-yMnyO12材料,其中x=0.02,y=0.02时所制备的Li3.98Mg0.02Ti4.98Mn0.02O12样品,具有良好的电化学性能。在1～2.5V进行充放电,0.1C时,首次放电容量达到154.7 mAh/g。在0.2C、0.5C、1.0C下循环20次后,稳定在107.2、99.3、73.9 mAh/g。再次进行0.1C充放电时,放电比容量为110.8 mAh/g,容量保持率为75%。掺杂金属改善了Li4Ti5O12材料的导电性,提高了该材料的倍率性能以及循环性能。     

正极材料LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的性能

以NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、NH3·H2O及NaOH为原料,采用共沉淀方法在LiNi0.8 C00.15 Al0.05 (OH)2球形粒子表面包覆一层Ni1/3 Co1/3Mn1/3(OH)2三元材料前驱体,配锂后在750℃下、氧气气氛中焙烧12 h,合成复合层状材料Li[(Ni0.8 Co0.15Al0.05)0.97(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.03]O2.复合层状材料具有核壳结构,包覆壳层的厚度约为1μm.复合层状材料在2.8～4.3 V充放电,0.1C首次放电比容量为188.2 mAh/g;0.2 C循环100次的容量保持率为96.2％;在55℃下以0.2C循环100次,放电比容量保持在163.2 mAh/g.     

添加剂对铝阳极电化学性能的影响

为了提高铝的耐蚀性以及活化性能,用电化学方法研究了在4 mol/L KOH溶液中,添加剂Ca(OH)2、C4H4O6KNa以及Na2SnO3对铝阳极(99.999%)电化学性能的影响.结果表明:添加饱和Ca(OH)2 C4H4O6KNa能有效抑制腐蚀,当c(C4H4O6KNa)=15 mmol/L时,Al的缓蚀率达83.54%,且开路电位Eocp负移出现最大值达-1.751 V;添加10 mmol/L Na2SnO3在4 mol/L KOH 15 mmol/L C4H4O6KNa 饱和Ca(OH)2中,不仅使铝的腐蚀速度进一步降低(缓蚀率达86.35%),又能最大程度提高铝阳极的活化,Eocp负移程度最大达-1.800 V.     

V_2O_5发泡材料的制备及电化学性能

以五氧化二钒(V_2O_5)为原料,采用熔融冷却法制备V_2O_5干凝胶;以有机胺为插层物及结构导向剂,制备具有层状结构的V_2O_5材料。通过XRD、SEM和BET测试,对V_2O_5原料、干凝胶和发泡材料进行分析;通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对电化学性能进行研究,在m(V_2O_5)∶m(C16H35N)∶m(H2O2)=1∶2∶50条件下制备的V_2O_5发泡材料,电化学性能最佳,在1 mol/L Na_2SO_4溶液中以0.2 A/g的电流在-0.2~0.8 V充放电,充电比电容为170.3 F/g。     

MnO2氧化法制备高电容保持率PANI-Co3O4

以二氧化锰(MnO2)为氧化剂,通过化学原位聚合法将溶剂热法制备的四氧化三钴(Co3O4)与聚苯胺(PAM)复合,得到PANI-Co3O4复合材料.对产物进行SEM、XRD、循环伏安和恒流充放电测试.Co3O4为立方晶型,被大量纤维状的PANI包襄着.制备的PANI-Co3O4复合材料的比电容较高,循环性能良好.在电流...     

从低浓度含钴浸出液中制取电池级氧化钴

研究了从低浓度含钴浸出液中制取电池级氧化钴的工艺。采用碳酸氢铵调节盐酸浸出液的pH值至5,加入Na2S溶液除杂。用P507+磺化煤油体系萃取净化液中的Co2+,硫酸反萃回收硫酸钴。当溶液pH=2,60℃时,(NH4)2C2O4按1∶1的比例加入反萃液中,同时加入20%的聚乙二醇作为分散剂沉钴。滤渣在55℃条件下真空干燥、在400℃下焙烧,制备得到粒度分布均匀的Co3O4粉末。根据SEM及ICP-AES对产物进行定性定量分析可知,Co3O4的纯度为95.30%,Co的回收率为71.2%。     

钴基氧化物热电材料研究现状与展望

综述了钴基氧化物热电材料国内外研究新进展,着重介绍NaxCo2O4热电材料的晶体结构、热电性能及制备方法;并对Ca-Co-O系列的CaCo2O4、Ca2Co2O5、Ca3Co2O6、Ca3Co4O9和Ca9Co12O28共5种不同结构的热电材料及Bi2Sr3Co2Oy、稀土系钴基氧化物RCoO3等氧化物热电材料作了介绍。还总结了为提高热电性能而进行的掺杂研究。最后展望了氧化物热电材料的发展前景。     

溶剂热法制备多层结构Co_3O_4及其超电容特性

以硝酸钴为原料,溴化十六烷基三甲胺(CTAB)为分散剂,尿素为沉淀剂,采用混合溶剂热法制备了Co_3O_4。研究了水-正丁醇、水-正戊醇-正己烷、水-正丁醇-正己烷三种不同溶剂体系下对Co_3O_4超电容性的影响。通过交流阻抗、循环伏安、恒流充放电对Co_3O_4电极材料的电化学性能进行表征,结果表明,不同溶剂对其电化学性能有显著影响,在水-正丁醇-正己烷的溶剂体系中,反应温度为100℃时得到的Co_3O_4电极材料具有较好的电化学性能,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为5 mA/cm~2时,其单电极放电比电容达667.7 F/g。     

水杨酸钠和氨水作为络合剂合成LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料

同时采用水杨酸钠和氨水作为络合剂,通过共沉淀控制结晶法合成了Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,然后在750℃下烧结,制备出锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2。通过对混合硫酸盐溶液及Ni-Co-Al-C_7H_5O_3Na-NH_3-H_2O平衡体系作热力学计算分析,结果表明:在混合盐溶液中,Al~(3+)几乎完全被水杨酸根离子络合,在混合盐溶液泵入底液后,又能缓慢释放出Al~(3+)参与共沉淀反应;在共沉淀反应的最佳范围pH=10~11.5,最佳氨水浓度c(NH3)=0.1~0.3 mol/L范围内获得球形Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,以该前躯体合成LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料,0.2 C首次放电比容量达175.1 mAh/g,70次循环后容量保持率为86.7%,具有优异的循环性能。     

高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其倍率性能

采用溶胶凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并掺杂F-与之对比。分别采用X射线衍射仪、电子扫描显微镜、热重分析仪、电化学工作站和充放电测试仪对合成材料的物相、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,0.5C倍率下LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4首次放电比容量高达141.6 mAh/g,接近于理论比容量146.7 mAh/g。提高倍率40次循环后,5C比容量仍有111.8 mAh/g,而F-掺杂样品仅有92 mAh/g。然后从5C返回到1C,比容量为129.9 mAh/g,与1C初始容量相比,容量保持率高达96.4%,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4显示出更加优异的倍率循环性能。     

锡镍合金负极材料的制备及电化学性能研究

在碱性镀液中,用脉冲电镀法制得具有单斜Ni3Sn4结构的锡镍合金负极材料.采用充放电循环实验、X射线衍射光谱法(XRD)、阻抗、环境扫描电镜(SEM)等研究了影响样品电化学性能的因素.实验结果表明,由组成为45 g/L硫酸镍、75 g/L 乙二胺四乙酸二钠、40 g/L酒石酸钾钠、250 g/L焦磷酸钾和40 g/L锡酸钠的镀液制得样品表面含有孔径为200～300 nm的孔洞.在1.5～0.01 V的电压区间,以100 mA/g的电流放电时,该样品第1次循环的放电比容量为764 mAh/g,第50次循环的放电比容量为405 mAh/g.充放电的库仑效率较高.