超声波对α-Ni(OH)_2电极结构及电化学性能的影响(英文)

分别采用共沉淀法和超声波共沉淀法制备Al/Co复合掺杂α-Ni(OH)2样品A和B,用XRD和激光粒度仪表征样品的晶相结构和粒度分布。结果表明,样品B比样品A具有较多的晶格缺陷和较小的平均粒径。循环伏安特性及电化学阻抗谱测试显示,样品B比样品A具有更好的电化学性能:较好的反应可逆性、较低的电荷转移电阻和较高的循环寿命等。样品B的质子扩散系数为1.96×10-10cm2/s,约为样品A(9.78×10-11cm2/s)的2倍。充放电测试显示,样品B的放电比容量达到308mA·h/g,比样品A的放电比容量高25mA·h/g。     

钴的添加方式对α-Ni（OH）2电化学性能的影响

采用化学共沉淀法制备了可以在强碱性溶液中稳定存在的α—Ni（OH）2，比较了物理添加Co粉、晶格掺杂Co^2＋以及表面包覆Co（OH）2等Co的不同添加方式对α-Ni（OH）2电化学性能的影响。利用X射线衍射（XRD）对电极循环过程中的结构变化进行了表征，采用恒流充放电测试方法研究了所制备的α-Ni（OH）2在不同电流密度下的放电比容量。结果表明3种方式添加Co都可以在一定程度上提高样品的循环稳定性和大电流放电比容量，其中以表面包覆Co（OH）2的方式效果最为明显。     

不同Al含量α-Ni（OH）2的制备及电化学性能研究

采用均相沉淀法制备了不同Al含量的α-Ni（OH）2，用XRD和FT-IR对其结构进行了表征，用热重分析方法测试了其热稳定性。并用恒流充放电方法研究了不同Al含量取代样品的电化学性能。结果表明：用均相沉淀法，在Al的添加量为5％～20％（摩尔分数，下同）范围内均可制备得到稳定的α-Ni（OH）2：Al的添加量为0时，制备得到的样品为与α-Ni（OH）2相结构相同的碱式盐。ICP结果表明Al的添加量与产品中Al的实际含量之间有较大差别，且这种差别随Al的添加量的减小而增加。随着Al的添加量降低，样品中实际Al含量也降低，样品的放电比容量先升高，后降低；充电电压先降低后升高，而放龟电压开始变化很小然后迅速下降。当Al的添加量为5％～20％时，样品经过50次循环后衍射峰向高衍射角方向偏移，但仍保持α-Ni（OH）2相结构。而Al的添加量为0时，经过50次循环后转化为α-Ni（OH）2，但α相结构受到很大破坏。     

Al代α-Ni（OH）2的结构与电化学性能

采用化学共沉积法制备了Al代α-Ni(OH)2并对其结构和电化学性能进行了研究。采用XRD，IR，SEM和TGA等方法研究了其结构特征和热稳定性，采用循环伏安法研究了所制备的α-Ni(OH)2的电化学性能。结果表明：采用25mol％的Al取代的方法得到的晶体结构为α-Ni(OH)2，且试样可以在碱性溶液中稳定存在。与β-Ni(OH)2相比，其具有较大的扩散系数，电极反应受扩散控制。     

Al与Zn复合取代α-Ni(OH)2的结构和电化学性能

采用络合沉淀、并行低速加料法制备了Al取代和Al与Zn复合取代α Ni(OH) 2 样品 ,研究了其结构、表面形貌和电化学性能。结果表明 :用该种方法制备的α Ni(OH) 2 颗粒呈规则的球形且表面粗糙 ;与Al单独取代α Ni(OH) 2 相比 ,Al与Zn复合取代α Ni(OH) 2 颗粒的球形度和活化性能有所降低 ,放电电位和循环稳定性有所提高。α Ni(OH) 2 的红外光谱、X射线衍射及样品电极的电化学阻抗谱测试结果表明 ,复合添加Al和Zn提高了氢氧化镍的结构稳定性 ,降低了颗粒的微晶尺寸和电极反应的电荷转移电阻     

均匀沉淀法制备片状结构α-Ni(OH)2

采用均匀沉淀法制备20%Al取代的α-Ni(OH)2,研究表面活性剂、镍盐浓度、pH值等因素对α-Ni(OH)2微结构和电化学性能的影响。结果表明:控制合适的合成条件,可以获得片厚约为10~20 nm、具有片状微观结构的α-Ni(OH)2粉末;采用CoO作为添加剂时,优化条件下合成的α-Ni(OH)2的放电容量接近390 mA?h/g;与β-Ni(OH)2相比,合成的片状α-Ni(OH)2具有充电电压低、放电电压高及放电容量大的特点。循环伏安测试表明,α-Ni(OH)2电极具有更好的可逆性。     

复合掺杂PO_4~(3-)和Al~(3+)的α-Ni(OH)_2电极材料稳定性能研究(英文)

采用化学反应共沉淀法制各出PO43-和Al+-3+阴阳离子复合掺杂的α-Ni(OH)2粉体,采用X射线衍射仪(XRD),电子能谱(EDS).红外光谱(IR)和热重分析技术(TG-DSC)表征了其结构和组成.结果表明:添加PO43-和Al3+离子的α-Ni(OH)2增加了层间距,充放电循环测试表明复合掺杂的α-Ni(OH)2在15次循环结束后没有发生相变,循环伏安曲线呈现较好的重现性,表明了复合掺杂的α-Ni(OH)2在碱性电解液中具有较高的结构稳定性,放电容量达348.51 mA/g.     

表面包覆Co（OH）2和Er（OH）3的球形Ni（OH）2的高温性能

利用化学沉淀法在球形Ni(OH)2表面复合包覆Co(OH)2和Er(OH)3,利用XRD、SEM和恒电流充放电技术测试其结构、表面微观形貌和充放电性能。研究不同包覆量对其常温和高温性能的影响,确定最佳包覆比为1%(质量分数)。循环伏安测试结果表明:包覆Er(OH)3的球形Ni(OH)2可以有效提高镍正极在高温环境下的析氧副反应电位,从而抑制析氧副反应的发生,最终提高镍电极在高温环境下的充电效率和活性物质利用率。     

复合掺杂稀土Ce和Al的α-Ni(OH)_2电极材料的性能及作用机理研究

采用化学反应共沉淀法制备出稀土Ce和金属Al复合掺杂的α-Ni(OH)2粉体样品,利用XRD,EDS,TG-DTG和IR手段对样品的结构进行了表征,并用循环伏安法和多次充放电研究了样品的电化学性能并讨论了其相应作用机理.结果表明:掺杂稀土铈和铝的α-Ni(OH)2具有较大的层间距,晶格层间有较多的结晶水分子.同时掺杂10mol%的Al和5mol%的铈制备的α-Ni(OH)2样品,在强碱溶液中陈化一个月仍保持稳定的α型结构;电化学测试结果表明:电极反应具有较好的可逆性,放电比容量达到363.2 mAh·g-1.     

Ni2+掺杂对Li3V2（PO4）3电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电化学方法,研究Ni2+掺杂对正极材料Li3V2(PO4)3的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:掺杂适量的Ni2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,但可提高材料的电导率,抑制电池在充放电过程的极化。在室温下,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3以0.1C倍率放电的初始比容量为115mA.h/g,放电倍率从0.1C增加到0.4C循环60次后,比容量衰减率仅为2.7%,而未掺杂原样Li3V2(PO4)3的初始比容量为129 mA.h/g,60次循环后比容量衰减率约为30.3%;当放电倍率增至1C时,80次循环后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为99.8 mA.h/g,而原样的比容量为84.1 mA.h/g;当放电倍率增至5C时,循环120次后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为67.7 mA.h/g,而原样的比容量降为0。循环伏安和交流阻抗测试表明,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3的可逆性明显优于Li3V2(PO4)3的可逆性。     

Mg-Co复合掺杂对LiFePO4电化学性能的影响（英文）

通过固相反应制备了Mg2+和Co4+复合掺杂的LiFePO4电极材料。采用X射线衍射、恒电流充放电和循环伏安研究复合掺杂对 LiFePO4结构和电化学性能的影响。结果表明:复合掺杂能够提高 LiFePO4的首次放电比容量,0.1C和1C的放电容量分别达到147.2mA·h/g 和133.3mA·h/g。循环伏安测试结果表明:复合掺杂改善了LiFePO4的导电性能,增强了Li+的脱嵌可逆性。     

掺杂Cu的（In2Te3）0.08（SnTe）0.92化合物热电性能

(In2Te3)x(SnTe)1-x系列化合物具有较低的电导率和热导率,热电性能较差。考虑到其中的In2Te3单元具有三分之一的阳离子空位,可以通过掺杂Cu等外来原子来占据In的空位,使化合物的载流子浓度达到最优化,降低材料的热导率从而改善其热电性能。本组实验中,采用真空熔炼、机械球磨及放电等离子烧结技术制备了(In2-x Cux Te3)0.08(SnTe)0.92(x=0.025,0.05,0.2)系列化合物。测试结果表明,掺杂不同摩尔数的Cu元素后,材料的Seebeck系数几乎没有变化,电导率有所提高,晶格热导率L值大幅度降低,成功地抑制了高温区(In2Te3)0.08(SnTe)0.92的双极扩散效应。当x=0.2时,该化合物在647 K取得最大ZT值0.29,是掺杂Cu元素前ZT值的4.6倍。     

Cu单掺杂和Cu/Al复合掺杂纳米氢氧化镍的结构和电化学性能(英文)

采用超声波辅助沉淀法制备Cu单掺杂和Cu/Al复合掺杂的纳米Ni(OH)2样品,测试样品的晶相结构、粒径、形貌、振实密度及电化学性能。结果表明,样品均具有α相结构且其平均粒度的分布范围窄,Cu单掺杂的纳米Ni(OH)2呈现不规则形态,而Cu/Al复合掺杂的纳米Ni(OH)2呈准球状且具有更大的振实密度。将纳米样品以8%的比例掺入到商业用微米级球形镍中制成混合电极。充放电和循环伏安测试结果表明,Cu/Al复合掺杂纳米Ni(OH)2的电化学性能优于Cu单掺杂的纳米Ni(OH)2的,前者的放电比容量最高达到330mA·h/g(0.2C),比Cu单掺杂样品的高12mA·h/g,比纯球镍电极的高91mA·h/g。此外,Cu/Al复合掺杂纳米样品的质子扩散系数比Cu单掺杂样品的高52.3%。     

B参杂对NiO/Ni(OH)2电极材料电容性能的影响

通过化学镀再电化学氧化的方法在铜片表面制备出带有微米微坑和微米微球的均一NiO/Ni(OH)₂和B参杂的NiO/Ni(OH)₂(B)两种电极材料,采用扫描电镜(SEM/EDX)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的两种电极材料进行表征和电化学性能测试。SEM、XRD和XPS的测试结果表明, 所制备的两种电极材料由Ni、NiO和Ni(OH)₂组成,并且NiO/Ni(OH)₂(B)中B的参杂量可达14.6wt%。循环伏安测量和恒电流充放电试验表明,两种电极材料均具有较高的电化学活性和可逆性;在1 A/g的充放电电流密度下, 两种NiO/Ni(OH)₂和NiO/Ni(OH)₂(B)电极材料经历10000次充放电循环后分别给出了1380 和1930F/g的比电容, 显示出较高的比电容特性和良好的电化学稳定性;电化学阻抗谱表明NiO/Ni(OH)₂(B)电极材料较NiO/Ni(OH)₂电化学反应电阻降低了约2个数量级;Ragone曲线揭示了所制备的两种电极材料具有较高的功率密度和较低的能量密度。B的参杂使得NiO/Ni(OH)₂(B)电极材料表面氧化物含量增大并且形成微米微球形貌,增大了电极表面积以及与电解液的接触和润湿作用,降低了电极材料表面能带带隙能,从而导致较小的电化学反应电阻和电导率的提高是其显示优异赝电容性能的主要原因。     

介孔Li3V2（PO4）3正极材料的研磨溶胶凝胶法合成和电化学性能（英文）

以V2O5·nH2O、LiOH·H2O、NH4H2PO4和蔗糖为原料,采用研磨溶胶凝胶技术制备了无定形Li3V2(PO4)3前驱体,再经过焙烧获得具有单斜结构的介孔Li3V2(PO4)3正极材料,并用XRD、SEM、TEM、比表面积和电化学性能测试来表征材料的性能。研究表明,在700°C下焙烧的样品具有良好的介孔结构、最大的比表面积(188cm2/g)和最小的孔径(9.3nm)。在0.2C倍率下,该介孔样品的首次放电容量达155.9mA·h/g,经过50次循环后其容量仍然可达154mA·h/g,表现出非常稳定的放电性能。     

Co~（2＋）掺杂对Li_2FeSiO_4/C电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法,合成纳米复合材料硅酸亚铁锂（Li2FeSiO4/C）。用XRD、TEM和电化学方法,研究了Co2＋掺杂对Li2FeSiO4/C的影响。结果表明,掺杂适量的Co2＋不会改变Li2FeSiO4的正交晶系结构,可稳定材料结构,改善高倍率充放电性能。室温下,Li2Fe0.97Co0.03SiO4/C以0.1C放电的首次放电比容量为151.8（mA.h）/g,20次充放电循环后放电比容量为131.2（mA.h）/g;Li2FeSiO4/C的首次放电比容量为122.0（mA.h）/g,20次循环后,比容量衰减率为20.3%。交流阻抗测试表明：Li2Fe0.97Co0.03SiO4/C在1.5～4.5V下充放电的可逆性优于Li2FeSiO4/C。     

Tw-80对纳米Ni(OH)2振实密度及其复合电极放电性能的影响

以吐温-80(Tw-80)即C6-4H124O26-80作分散剂,用超声波沉淀法制备出针形和准球形混合的纳米β-Ni(OH)2,将制备的纳米粉体以8%(质量分数,下同)比例掺入到微米级球镍中制成复合镍正极,LaNi5合金制成电池负极,研究了不同Tw-80比对纳米粉体振实密度及其复合镍正极放电性能的影响.结果表明:振实密度和放电容量均随Tw-80用量增加先增大后减小;复合镍电极的放电平台比纯球镍电极高;Tw-80用量为2%制备的纳米粉体,以8%比例与球镍混合时,其复合镍电极的放电容量最大,达到256.7 mAh/g,比纯球镍电极的放电容量(230.7 mAh/g)高出11.3%,寿命也比后者有一定延长.     

TiO2的制备及表面修饰工艺对其光电化学阴极保护性能的影响

采用连续离子层吸附反应法在TiO2表面沉积Co(OH)2,并将Co(OH)2热处理转化为CoOx的表面修饰方法制备高性能Co(OH)2/CoOx协同修饰TiO2纳米管光阳极材料。通过探讨Co(OH)2修饰次数、热处理温度以及保温时间,确定光阳极最佳性能的制备工艺条件,从光催化原理出发,阐明Co(OH)2/CoOx修饰提高光电性能机理。     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

CaCl2-Ca（OH）2-H2O体系中氢氧化钙的平衡浓度

绘制了25℃时CaCl2-Ca(OH)2-H2O体系的c(CaCl2)—c(Ca(OH)2)图和c(CaCl2)—pH值图。结果表明:体系中c(Ca(OH)2)和pH值随着c(CaCl2)的增加而不断减小,c(Ca(OH)2)变化趋势与Debye-Huckel计算值相符,当c(CaCl2)<3.78 mol/L时,体系pH值>10.4。当c(CaCl2)>2.57mol/L时,有沉淀物CaClOH生成。经计算,理论上CaCl2母液可以循环配制石灰水132次,研究结果为石灰水法制备氢氧化镁工艺中CaCl2母液循环配制石灰水提供了一定的理论依据。