刺状氧化铜的制备及其电化学性能

以Cu(NO3)2·3H2O和六亚甲基四胺为原料,采用常压加热法(90℃)制备了氧化铜材料。用X-射线衍射和扫描电镜对材料的结构和形貌进行表征。结果表明,反应3 h后所得氧化铜具有刺状形貌,恒流充放电测试显示,材料具有较好的电化学性能,在50 mA/g的电流密度下,首次充电比容量为814 mAh/g。此外,制备材料具有较好的倍率性能。     

氧化锰纳米颗粒的低温水热合成及其电化学性能

基于高锰酸钾和葡萄糖之间的氧化还原反应,采用低温水热法合成了氧化锰纳米颗粒材料.应用X-射线衍射、扫描电镜和氮气吸脱附技术对所得材料的结构、形貌和表面性质进行表征.结果表明,所得材料为低结晶性Birnessite型层状氧化锰,比表面积为129 m2/g.电化学测试结果显示,氧化锰纳米颗粒负极材料具有较高的比容量、较好的循环性能和倍率性能.在100 mA/g的电流密度下,首次放电比容量为635 mAh/g.恒流充放电130次后,容量保持率为65.4％.     

改进固相法合成LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2正极材料及性能研究

采用固相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等)。以LiOH.H2O,H2C2O4.2H2O,Ni(AC)2.4H2O,Co(AC)2.4H2O和Mn(AC)2.4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整。电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75~4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA.h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA.h/g,容量保持率为90.8%。     

改进固相法合成LiNixCoyMn1-x-yO2正极材料及性能研究

采用同相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等).以LiOH·H2O,H2C2O4·2H2O,Ni(AC)2·4H2O,Co(AC)2·4H2O和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整.电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75～4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA·h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA·h/g,容量保持率为90.8%.     

正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能研究

为适应新能源汽车对动力电池材料高功率的性能要求,采用固相机械活化法制备了具有尖晶石结构的5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,并对所得样品进行了XRD分析、形貌观察、电化学性能测试等分析和表征。结果表明:实验得到的样品为纯相尖晶石结构,微观形貌为直径在10～15μm的八面体,且室温下首次放电(0.2 C)容量在130 mA.h/g左右,50次循环容量保持率为89%。     

γ-MnOOH纳米棒的低温水热制备及其电化学性能

采用低温水热法,在弱碱性介质中氧化MnSO4制备了γ-MnOOH.应用X-射线衍射和扫描电镜技术对所得材料的结构和形貌进行表征.γ-MnOOH直径在100~150 nm之间,长度约为2 μm.电化学测试结果表明,γ-MnOOH纳米棒负极材料具有高的比容量、优异的循环性能和倍率性能.在100 mA/g的电流密度下,首次放电比容量高达1454 mAh/g.恒流充放电100次后,比容量仍达到720 mAh/g.     

淀粉基炭微球的制备与电化学性能研究

以绿色环保的马铃薯淀粉为前驱体,通过添加分散剂制备单分散淀粉基炭微球,大大缩短了炭微球的制备时间。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及红外(FT-IR),对所得样品的形貌与结构进行表征,采用77K条件下的N2吸附,表征样品的孔隙结构。将制备的炭微球用作锂离子电池负极材料,进行电化学性能测试。结果表明:加入分散剂制备的炭微球具有更低的比表面积,稳定化8h,铁粉添加比例为100%时,炭微球的比表面积为297m~2/g,总孔容为0.16cm~3/g,在50m A/g的电流密度下,炭微球的首次放电比容量为786mAh/g,充电比容量为436mAh/g,材料表现出优良的循环性能与倍率性能。     

以废旧锌锰干电池制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及改性研究

采用干湿结合回收技术回收了废旧锌锰干电池中的锰,讨论了硝酸浓度对碳酸锰回收率的影响。将得到的碳酸锰作为锰源,采用溶胶凝胶法制备了三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。通过沉积法使氢氧化铝胶体沉积在材料表面对三元正极材料进行表面包覆改性。而且对所得产品进行了XRD、TEM表征和电化学性能检测。结果表明,少量包覆不会改变材料的层状结构,材料首次放电比容量达到152 m A·h/g,且提高了循环性能,循环充放电100次后,放电比容量为117.3 m A·h/g。     

锂离子电池正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2的制备与性能

采用Co2+浓度递增的金属离子混合溶液分次共沉淀方法制备Ni1/2Co1/6Mn1/3(OH)2,以其为前驱体,通过高温固相反应得到具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2,探讨了焙烧温度及Co含量梯度对材料的结构和电化学性能的影响. 通过X射线衍射、扫描电镜、热重分析及恒电流充放电测试对合成的样品进行了表征. 结果表明,700℃合成产物即具有类LiNiO2的六方层状结构,800和850℃合成产物阳离子排列有序度高,层状结构显著. 材料结晶度好,粒度均匀,粒径在亚微米级. 合成温度800℃的梯度材料具有最佳的电化学性能, 2.5~4.2 V, 0.1 C倍率充放电50次后,梯度材料的容量仍保持在171.2 mA×h/g. 相同的焙烧温度,梯度材料比均匀材料的电化学性能更加优异.     

水热法制备氧化锰纳米材料及其电容性能

基于KMnO4的自分解反应,采用水热法在180℃制备了氧化锰材料.应用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜技术对所得材料的结构和形貌进行了表征.结果表明,所得材料为具有Birnessite结构的层状氧化锰花球,花球由纳米片组装而成.电化学测试结果显示,制备材料表现出优良的电容特性.当电流密度为0.25 A/g时,比电容为173 F/g.在10 mV/s的扫描速度下,循环测试1000圈后比电容保持率高达97％.     

稳定且宽电位窗口的掺铁二氧化锰超级电容器材料

利用简单的液相沉淀法制备出不同掺杂铁含量的二氧化锰超级电容器材料，旨在改善二氧化锰材料的电位窗口及稳定性。通过XRD、SEM和BET对其结构和形貌进行了表征，同时在中性电解液中采用循环伏安曲线（CV）、充放电曲线（PT）、循环性能测试、大电流充放电测试以及交流阻抗测试研究了其电化学性能。结构和形貌表征结果显示Mn/Fe-2.0具有较优的晶体结构和多孔特性，电化学测试结果显示Mn/Fe-2.0在中性电解质中表现出最好的电容性能，比电容可达489F/g，比未掺杂的纯二氧化锰材料提高了22%，同时具备稳定且宽的电位窗口，是超级电容器比较理想的正极材料。     

铌掺杂锌离子电池正极材料的制备及电化学性能研究

以高锰酸钾和乙酸锰为原料,在利用液相共沉淀法合成二氧化锰的过程中加入草酸铌溶液来合成掺有Nb的二氧化锰。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对合成的二氧化锰进行表征,发现掺杂Nb能够使粉末颗粒的粒径变小,但不改变材料的结构。通过将粉末材料制成锌离子电池的正极材料并组装扣式电池进行电化学测试,发现掺杂Nb离子能够提高锌离子电池的容量,在1 A/g的电池密度下掺杂Nb离子的电池放电比容量最高达到165.3 mA·h/g,相同条件下未掺杂Nb的电池放电比容量最高为146.6 mA·h/g,并且掺杂后电池的倍率性能和循环稳定性都比较优异。     

一种过锂三元复合正极材料的合成及表征

以碳酸锂、硫酸锰,硫酸镍和硫酸钴为原材料,碳酸氢铵为沉淀剂,氨水为pH调节剂,共沉淀法制备了三元复合材料Li1.2Mn0.5Ni0.1Co0.2O2。将制得的材料组装成锂离子电池进行电化学性能测试。研究表明该材料在2.5～4.6V的电压下充放电测试具有258mAh/g的高容量,循环性能好且粒径分布分布均匀,中位粒径D50=9.285μm,振实密度为1.65g/mL。     

无定型MnO2的合成及其电化学性质研究

在乙醇介质中用恒沸回流法合成纳米颗粒的无定型二氧化锰。无定型二氧化锰首次放电容量为208 mAh.g-1,第五次循环的放电容量为首次的80.6%,即167.6 mAh.g-1。结果表明,无定型二氧化锰具有较好的脱嵌锂性能。     

聚苯乙烯基多孔炭/二氧化锰复合材料的制备及电容性能

以水溶性聚磷酸铵为致孔剂,苯乙烯为碳源,制备出分级多孔炭(HPC),然后经水热法制备得到二氧化锰包覆多孔炭复合材料。采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、热重分析和物理吸附等对所得材料表面形貌以及结构性能进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电、交流阻抗和循环稳定性测试对其进行电化学性能分析。结果表明,当KMnO_4∶HPC=4∶1时,所得复合材料中二氧化锰的含量为55%时,电容性能最好。在0.2 A/g的电流密度下,1 mol/L Na_2SO_4电解液的三电极体系中测试,该复合材料比电容最高可达到216 F/g,且循环1 000次后,比容量保持81%。复合材料优异的电容性能归功于分级多孔炭发达的孔隙结构和均匀的二氧化锰包覆。     

二氧化锰纳米片改性隔膜在锂硫电池中的应用

锂硫电池具有较高的理论能量密度,被认为是最有发展潜力的下一代高能量密度储能器件之一。然而多硫化物穿过隔膜形成的穿梭效应导致电池容量衰减过快、使用寿命降低,严重阻碍了锂硫电池商业化。以层状氧化石墨烯为模板,采用氧化还原法合成了二氧化锰纳米片,通过低压抽滤获得二氧化锰改性隔膜。利用TEM、XRD、FTIR、SEM、AFM等对该二氧化锰纳米片及改性隔膜的微观结构、形貌等进行表征;采用恒电流充放电、循环伏安法、电化学阻抗法对二氧化锰改性隔膜电化学性能进行测试。研究结果表明,二氧化锰纳米片能均匀覆盖聚丙烯隔膜表面的微孔,通过物理阻隔和催化作用,有效抑制了多硫化物的穿梭,提高了锂硫电池的比容量和循环稳定性。     

The rechargeability of manganese dioxide in alkaline electrolyte

Many attempts have been made to make the alkaline manganese dioxide—zinc cell rechargeable, but no systematic investigation of manganese dioxide types has been made to find out what properties favor rechargeability. Since it is impossible to study the huge matrix of parameters which face the investigator, it was decided to begin with the simplest task, namely a comparative testing of the International Common Samples provided by industry. The available samples differ greatly in physical properties, but they are very well defined analytically and much work has been done with these materials in many laboratories; experiments are therefore repeatable worldwide. The results point to the possibility that a low-cost rechargeable manganese dioxide—zinc battery can be designed with about 100–200 cycles in the capacity range of the present NiCd battery. Designs of thin and bonded electrodes are much favored with regard to efficiency and current density.     

新生态MnO2的制备及其对2,4-二硝基苯酚吸附性能的影响

以KMnO₄和MnSO₄·H₂O为原料,在常温常压和水热条件下制备新生态MnO₂,借助XRD、TEM、低温N₂吸附-脱附等手段对材料进行表征,比较不同制备方法对产物结构和吸附性能的影响。结果表明,反应温度和压力对新生态MnO₂的形貌和吸附性能有较大影响,常温常压下合成产物均为短棒状,水热合成产物为介孔纤维,对2,4-二硝基苯酚的吸附效果优于常温常压合成产物。新生态MnO₂对2,4-二硝基苯酚的等温吸附和吸附动力学分别符合Langmuir等温式(R²>0.99)和准二级吸附动力学方程(R²>0.99),说明2,4-二硝基苯酚在新生态MnO₂上为单分子层吸附和化学吸附。溶液pH值能显著影响2,4-二硝基苯酚在新生态MnO₂上的吸附,在pH=7时最大吸附量为2.539 mg/g。