基于数字图像技术的锌氧电池正极材料分布模拟

采用数字图像的处理方法模拟了锌氧电池正极内部不同成分的分布情况,直观了解其内部各材料的分布情况及连通性,也可对电极内部所发生的化学催化、导电和电解液浸入等过程进行更详细地解释,同时有利于设计不同优势的正极,并对其催化性、浸液量及导电性等性能进行验证。研究结果表明,当石墨比例增大时,电极的导电性增强,当活性炭的含量增加时,电极的吸液能力增强。当乙炔黑、石墨、二氧化锰、活性炭的质量比为1∶1∶2∶4时,二氧化锰的催化区域最适宜。     

熔融碳酸盐燃料电池阴极材料的导电性

通过交流阻抗方法研究了熔融碳酸盐燃料电池阴极材料锂镍氧化物、锂钴氧化物和锂铁氧化物的导电性能。结果表明:锂镍氧化物电极的导电性最好,锂钴氧化物电极的导电性次之,锂铁氧化物电极的导电性最差;它们的导电性都随着温度的升高而按指数规律增加;在合成锂钴氧化物(或锂铁氧化物)的过程中,使Li2CO3轻微过量,可以提高锂钴氧化物(或锂铁氧化物)电极的导电性,而且在同一温度下,随着nLi∶nCo(或nLi∶nFe,摩尔比)值的增大,锂钴氧化物(或锂铁氧化物)电极的导电性显著增加。     

不同锂锰比尖晶石型LiMn2O4的结构与电化学性能的分析

分析了系列不同锂锰比对尖晶石型LiMn2O4性能的的影响。并对样品进行TG-DTA(热重/差热分析仪)、XRD(X射线衍射光谱)、SEM(扫描电镜)与电性能测试。研究结果表明:Li∶2Mn为1.00～1.50时,都可以得到尖晶石结构的LiMn2O4;当Li∶2Mn比值为1时,LiMn2O4的晶粒单体形态表现为规则的八面体状;随Li∶2Mn比值增大,LiMn2O4晶胞轴长有变小趋势,电化学稳定性有一定增强,比容量和电循环性能均有所改善,Li∶2Mn比值约为1.04～1.05时,其电化学性能表现较好;随着锂锰比的增加,杂相也相应增加,LiMn2O4由规则粒状渐变为团块状。由于杂质相含量的增加及LiMn2O4晶格变形增强,当Li∶2Mn比大于1.2时,电化学性能也明显变差。     

非水介质分散法制备锂离子蓄电池正极材料Li1+xMn2O4

采用LiNO3 和LiOH·H2 O及化学MnO2 (CMD)与电解MnO2 (EMD)为起始原料 ,以无水乙醇为分散介质 ,通过湿化学分散结合中温固相反应合成了锂离子蓄电池正极材料Li1+xMn2 O4 ,采用XRD和BET及电化学测试对材料性能进行了表征 ,并考察了焙烧温度、焙烧时间、n(Li)∶n(Mn)摩尔比以及不同初始原料对材料性能的影响。结果表明 ,随着n(Li)∶n(Mn)摩尔比的增大 ,材料中的层状结构LiMnO2 的含量增加 ,其充电容量也增大 ,但可逆性降低 ;材料的比表面积随焙烧温度的升高和焙烧时间的延长而减小 ,但随着n(Li)∶n(Mn)摩尔比的增加而增大 ;样品的首次充放电比容量随着比表面积的减小而降低 ,但其稳定性和循环性有所增加 ;样品的充放电比容量随着n(Li)∶n(Mn)摩尔比的增加而增大 ,但稳定性和循环性降低 ;以LiNO3 为Li源优于以LiOH·H2 O为Li源 ,以EMD为Mn源优于以CMD为Mn源。     

石墨替代活性炭对空气电极性能的影响

在制备空气电极时,用石墨部分替代活性炭,并添加总质量20%的氧化银(Ag_2O)作为活性物质。通过XRD分析银在空气电极各个状态下的相组成,发现起到电催化剂作用的是Ag单质。随着石墨添加量的增加,空气电极的放电电压提高、循环寿命延长,原因是空气电极中添加石墨后,内阻降低。当石墨添加量为40%时,空气电极的放电电位为1.26 V(vs.Zn),循环55次后的放电电位(vs.Zn)保持在1.2 V以上。     

Fe添加对二氧化锰电化学行为的影响

以KMnO4和MnCl2.4 H2O为前驱体,采用共沉淀法合成纳米结构MnO2电极材料。添加一定量的FeCl3.6 H2O对MnO2进行改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对MnO2的结构和形貌进行表征;利用循环伏安法、恒流充放电等测试方法研究了MnO2电极材料在1 mol/L KOH电解液中的电化学行为。结果表明,FeCl3.6 H2O的大大影响MnO2的结构和形貌。随着Fe∶Mn摩尔比的增加,MnO2从γ-MnO2晶型转变为层状结构,形貌由片状转变为直径约100 nm的球形,并且Fe改性MnO2的电化学性能明显提高。当添加FeCl3.6 H2O的量为5%(Fe与Mn的摩尔比)时,在1 A/g电流密度下,MnO2电极的比电容为236 F/g。     

过渡金属氧化物用作锂空气电池催化剂

比较了MnO2、V2O5、Sb2O3及CeO2等4种不同过渡金属氧化物用作锂空气电池催化剂的催化效果;研究MnO2晶型对锂空气电池性能的影响。多孔纳米球Birnessite-type MnO2(Bir-MnO2)的催化性能最好。当电极中Bir-MnO2、Super P石墨和聚偏氟乙烯的质量比为1∶3∶1时,以0.05 mA/cm2的电流密度在2.0~4.5 V循环,制备的锂空气电池的放电比容量可达832.60 mAh/g,第5次循环的容量保持率高于52%。     

白光LED用MSi2O2N2∶Eu2+ (M=Ca,Sr,Ba)氮氧化物荧光粉研究进展(下)

(续上期) 除了一价碱金属阳离子之外,其他价态的阳离子掺杂也常见诸报道.如Fei Qin-Ni等[29]报道的在SrSi2O2N2∶Eu2+中掺入一定量的Mn2+离子,可增强SrSi2O2N2∶Eu2+的发光性能,如图5所示.随着Mn2+离子掺入量的增加,SrSi2O2N2∶Eu2+的发光强度逐渐增加,当掺入量为0.04 mol时达到最高,继续增加MnEu2+离子掺入量,发光强度开始降低,主要是由于浓度猝灭的原因引起的.     

有机体系电化学电容器研究的进展

对有机体系电化学电容器按负极活性物质进行了分类综述.与无机体系相比,活性炭与LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2组成的体系比功率高,循环性能较好,但需提高比能量;石墨体系工作电压可达4.5V,循环寿命较长;Li4Ti5O12体系的安全性能好,比能量较高,但需提高功率性能.     

氧化还原液流电池单电极Mn3+/Mn2+的电化学行为

采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电技术,对作为氧化还原液流电池正极的电对Mn3 /Mn2 在未处理石墨、热浓硫酸加超声清洗处理石墨以及光谱纯石墨电极上的电化学行为进行对比研究。结果表明:该电对在光谱纯石墨电极上的电化学可逆性、充放电效率最优,在处理石墨上次之,而在未处理石墨上的表现不理想。分析其原因认为:一方面与光谱纯石墨电极的制备条件有关;另一方面,与未处理石墨电极相比,处理石墨表面含氧官能团—OH、—COOH明显增多,而且超声清洗又使其表面杂质含量减少。提出解释Mn3 /Mn2 在三种石墨电极上阻抗谱不同的反应机理,说明光谱纯石墨和处理石墨均可以作为Mn3 /Mn2 正极电对的惰性工作电极,从而为选择合适的惰性工作电极材料提供了依据。     

全钒液流电池性能及电极材料研究

进行了石墨毡活化前后的性能比较,利用充放电仪器研究了经浓硫酸活化的聚丙烯腈基石墨毡作为电极的全钒液流电池的电化学性能.结果表明:(1)对石墨毡进行浓硫酸活化可增强其化学活性;(2)电池的库仑效率随着充放电电流的增加先增大后减小,最高可达95,01％;(3)电池的能量效率随着充放电电流的增加而减小,最高可达75.20％;(4)电池的交流内阻随电池SOC增加而减小.     

碳包覆尖晶石LiMn2O4的制备及电性能

以碳凝胶为添加剂,采用熔融浸渍法合成碳包覆的尖晶石型LiMn2O4。通过X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和表观形貌进行了分析,结果显示所制备的材料是纯尖晶石结构,碳包覆的LiMn2O4颗粒无团聚现象。室温下,对碳包覆的LiMn2O4进行电化学测试,结果表明:以0.5C、1C、2C倍率进行充放电测试的首次放电比容量分别为119.5、114.7、108.0mAh/g;此外,碳的包覆增强了颗粒间的导电性,减少了LiMn2O4与电解液的接触面积,抑制了Mn的溶解,提高了电池的循环稳定性。交流阻抗测试表明,碳包覆可以降低电极反应过程中的电荷转移电阻。     

Cu对低钴贮氢合金动力学性能的影响

研究了cu含量(x)对低钴贮氢合金M1Ni4.0-xCo0.4Mn0.3Al0.3Cux(x=0、0.1、O.2、0.3和0.4)动力学性能的影响.随着x的增大,合金电极的放电比容量和高倍率放电能力减小.随着x从0增加到0.4,合金电极的活化次数从2次增加到13次;电荷转移电阻从0.40 Ω增加到0.94 Ω;交换电流从293.1 mA/g减少到214.0 mA/g;极限电流由3 071.6 mA/g降低到992.0 mA/g.电位阶跃结果显示,随着x的增加,合金电极内部的氢扩散系数降低.     

全钒氧化还原液流电池一体化复合电极的研究

采用改性处理的聚丙烯腈基石墨毡和聚合物为基体的碳塑板制备得到了钒电池用一体化复合电极.研究表明,聚丙烯腈基石墨毡经过400～450℃、2 h的热处理和98%浓硫酸中浸泡6 h的酸处理后具有较好的催化活性.用以聚醋酸乙烯乳液占总原料的70%,而活性炭和石墨粉占30%(活性炭:石墨粉=1:1)的比例压制的碳塑板、改性处理后的石墨毡及不锈钢网组成一体化复合电极,循环伏安测试表明此一体化复合电极具有较好的电化学活性.     

掺Cr尖晶石LiCrxMn2-xO4材料EIS研究

用溶胶-凝胶法合成了尖晶石LiCrxMn2-xO4(x=0.05,0.1,0.2,0.3,0.4)正极材料,通过恒流充放电和电化学阻抗谱研究了Cr掺杂改性LiMn2O4的电化学性能。结果表明,Cr掺杂可提高LiMn2O4的循环稳定性,当Cr掺杂量为0.2时,LiCr0.2Mn1.8O4具有最高比容量110 mAh/g,循环50次后其容量几乎没有下降。LiCr0.1Mn1.9O4正极在首次充电过程中,当电极电位在3.85~4.15V之外时其EIS谱高频区的半圆和中频区的圆弧发生融合;等效电路的拟合研究发现,随着电极电位的升高,RSEI逐渐增大,表明充电过程中尖晶石LiCr0.1Mn1.9O4正极上SEI膜的厚度是随极化电位的升高而变厚;Re随电极极化电位的升高总体上是减小;而Rct随电极电位升高或降低表现为先减小,后增大。     

全沉积型铅酸液流电池充放电性能研究

以石墨毡、石墨布、泡沫镍为电极材料,以甲基磺酸和甲基磺酸铅溶液为电解液,以木质素磺酸钠为添加剂组成新型的全沉积型铅酸液流电池体系。研究了铅酸液流电池的充放电特性及电极材料和电解液浓度对电池充放电特性的影响规律。结果表明:恒流充电过程中,充电电压先逐渐减小而后又逐渐增大,电池具有较好的放电性能;以石墨毡为正负极的电池具有较好的充放电特性;随着Pb2+浓度的增加,电池的充电电压逐渐降低,H+浓度为0.1 mol/L时,既能满足较高的Pb2+浓度的相对比,又能满足良好的导电性。     

聚苯胺-二氧化锰纳米棒的制备与电化学性能

采用化学氧化聚合法制备了聚苯胺-二氧化锰纳米棒(PANI-Mn O2)复合电极材料,研究了苯胺氧化剂类型和使用量对复合材料的形貌结构和电化学性能的影响。实验表明使用高锰酸钾作为氧化剂,高锰酸钾∶苯胺=1∶3(摩尔比)条件下制备的材料具有良好的电化学性能。复合材料PANI-Mn O2性能的提高主要归因于纳米复合材料合成时PANI与Mn O2之间形成的高孔隙结构。     

超级电容器用聚苯胺/活性炭复合材料

以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用苯胺在改性活性炭表面原位聚合方法,制备了聚苯胺/活性炭复合物.研究了不同氧化剂用量,不同活性炭比表面积等对苯胺转化率及制得的复合材料电极性能的影响.在6 mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试.结果表明,在活性炭与苯胺摩尔比较小时,随着氧化剂量的增加,苯胺转化率逐渐提高,制得复合材料的电容特性却显著下降.在保持苯胺与氧化剂摩尔比不变时,提高活性炭与苯胺的配比,可以一方面提高苯胺转化率,另一方面提高聚苯胺/活性炭复合材料比电容值.当活性炭、苯胺、过硫酸铵的摩尔比为7∶1∶1时,苯胺收率达到95%以上,制得电极材料的比电容值由纯活性炭的239 F/g提高到409 F/g,提高近71.1%.     

LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2-LiMn_(0.7)Fe_(0.3)PO_4混合正极电池性能研究

以Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2和Li Mn0.7Fe0.3PO4混合材料为正极活性物质、人造石墨为负极活性物质,制备锂离子电池。两种正极材料均为球形,粒径分布相近,D50分别为7.93μm和7.21μm。差示扫描量热测试结果表明:混合正极的热分解温度较高(263℃)且放热量小。分别以Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2、Li Mn0.7Fe0.3PO4和两者质量比为78∶22的混合材料制备电池,以1 C在3.0~4.2 V充放电,循环300次的容量保持率分别为92.8%、97.0%和97.6%。混合正极电池2 C倍率放电容量保持率为94.0%,在针刺和过充等测试过程中不起火、不爆炸。     

膨胀石墨复合活性炭制备超级电容器电极

实验以膨胀石墨为复合模板,分别与椰壳基活性炭、活性中间相炭微球在超声波振荡混合条件下制备膨胀石墨/活性炭复合材料,并组装成水系双电层电容器。由于膨胀石墨具有独特的类蠕虫状结构,能为活性炭材料提供较好的接触环境,改善了活性炭颗粒相互直接接触时产生的结构缺陷,从而提高了活性炭材料的导电性,双电层比电容可达359F/g;粒径尺寸与膨胀石墨孔隙相近的活性炭微球在膨胀石墨模板中分散相对较好,在大电流放电条件下,比电容下降率仅为6.6%。