固相法制备LiMnO2材料最佳温度的探究

层状LiMnO₂正极材料由于其高理论比容量(285 mAh g^-1)、高能量密度、低成本引起了学者们的广泛注意。为了能制备出稳定的层状LiMnO₂正极材料,并获得优良的循环性能,本文通过改进的高温固相法制备出了稳定的层状LiMnO₂正极材料采用了XRD和电化学测试等手段对材料的晶体结构组成,电化学性能进行了测试表征,研究结果如下:本文成功合成了具有层状结构的LiMnO₂正极材料。对其不同温度下合成的材料进行XRD测试以及电化学性能测试,发现不同温度下制备的LiMnO₂正极材料均出现一定程度的团聚,且颗粒粒径分布不均匀;在0.1C放电倍率下,750℃下制备得到的LiMnO₂正极材料具有最高的放电比容量(131 mAh g^-1),经过60次循环后,材料放电比容量为100 mAh g^-1,容量保持率为76.3%。     

CuS@7S的室温合成及储锂性能

硫化铜(CuS)具有优异的导电性(电导率为10^-3 S·cm^-1),在能源领域具有广泛的应用前景。为了进一步提高CuS作为锂离子电池负极材料时的比容量,对CuS进行改性。通过在室温液相条件下的歧化反应将硫单质与CuS进行复合,提升了其电化学性能。实验结果表明,合成的CuS@7S复合材料在0.05～0.5 A·g^-1的不同电流密度下都有较高的比容量和较高的库伦效率,CuS@7S复合材料在0.05 A·g^-1电流密度下的放电比容量为1 075 mA·h·g^-1,相比于CuS,其得到了极大的提高。表明S与CuS的复合可为电化学储能提供更多的活性物质,改善材料的导电性,成功提升电极材料比容量。     

化学所研制出新型高比能室温钠-硫电池

正最近,在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的研究人员,在新型高比能室温钠-硫电池研究方面又取得新进展。研究结果发表在近期出版的Adv.Mater.(2014,26,1261-1265)上,并被选为当期背封面(Back Cover)论文。钠-硫电池是以单质硫为正极,金属钠为负极,通过硫与钠间的电化学反应实现化学能和电能相互转换的一类金属二次电池。同锂-硫电池类似,钠-硫电池的正极(S)和负极(Na)也具有很高的理论比容量,使其     

氮掺杂多孔碳纳米纤维的制备及其储钾性能

基于静电纺丝获得多孔碳纳米纤维,随后高温锻烧制备出氮掺杂多孔碳纳米纤维(N-CNF),并将其作为钾离子电池的负极材料.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪、Raman光谱仪和比表面积分析仪对目标产物进行了表征,研究了N-CNF负极材料的结构和形貌.N-CNF作为钾离子电池的...     

液相还原法结合高温烧结制备正极材料LiFePO4/C

以LiOH·H2O为锂源,草酸(H2C2O4·2H2O)为还原剂,采用液相还原法制得LiFePO4的前驱体,再结合短时间高温烧结,制备了锂离子电池正极材料LiFePO4/C.研究了不同碳源、FePO4·xH2O(x=0,2,4)以及不同烧结时间对所制备LiFePO4/C正极材料电化学性能的影响.结果表明,最佳制备条件是...     

纳米非晶态Ni(OH)_2电极材料的稀土掺杂改性研究

为了提高镍基二次电池正极材料的电化学性能,采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出稀土Ce掺杂纳米级非晶态氢氧化镍粉体材料.采用Raman,XRD,SEM和TEM对其结构形态进行了表征分析,采用交流阻抗谱(EIS)和充放电性能对其电化学性能进行了测试.结果发现,掺入适量的Ce可以进一步增强纳米非晶态氢氧化镍的无序性并且使颗粒细化,进而使其电化学反应的电荷转移电阻降低,电化学活性明显增强.样品作为MH-Ni电池正极材料以0.2 C充放电,终止电压为1.0 V,当掺杂Ce的质量分数为4%时,其放电比容量达到336.7 mAh/g,这明显高于晶态β-氢氧化镍电极材料289 mAh/g的理论容量,说明纳米非晶态氢氧化镍作为高活性电极材料具有很好的应用前景.     

锂硫电池正极材料NiO/CNT的制备及性能研究

锂硫电池在电动汽车、无人机等领域受到极大的关注,因其环境友好、材料成本低、理论容量高等特点而被广泛研究,但因硫的导电性能不佳、多硫化物的穿梭效应以及充放电过程中硫的体积变化等阻碍了锂硫电池的商业化。为改善硫不良的导电性及多硫化物的穿梭效应,基于碳材料优异的导电性与氧化物较强的吸附性,采用水合肼在CNT表面还原氯化镍,通过热处理后得到NiO/CNT复合物作为硫的载体,充当电池的正极。物理及电化学表征的结果表明,多孔结构的NiO/CNT比表面积达到48.49 m²·g^-1,在电流密度为1C下,NiO/CNT的首圈比容量达到825 mAh·g^-1,循环100圈后,比容量保持在617 mAh·g^-1且库伦效率在99.3%以上,说明两种材料的复合提高了电池库伦效率和循环性能。     

Ce4+掺杂对LiFePO4/C正极极材料微观结构和性能的影响

采用碳热还原法合成了LiFe1-2xCexPO4/C(0≤x≤0.03)锂离子电池正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对Ce4+掺杂前后磷酸铁锂正极材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,随着Ce4+掺入量的增加,LiiFe1-2xCerPO4/C材料的电化学性能,特别是较高倍率(5～1...     

锂硫电池硫基复合正极材料发展综述

硫正极材料具有比容量高、资源丰富、环境友好等特点,由它与锂金属负极组成锂硫电池是一种极具应用前景的高能量密度的电池体系,在市场上有着极大的发展空间。硫基正极材料作为锂硫电池的重要组成部分,是提高电池性能的关键之一,也是目前的研究重点。然而锂硫电池还存在着一些比较严重的问题,如硫的导电性差、"穿梭效应"和锂晶枝等。本文综述了近几年国内外锂硫电池硫正极材料在单质硫、金属硫化物和有机硫化物三个方面的最新研究进展,并展望了锂硫电池硫正极材料的发展方向。     

NrGO-RuO_(2)复合正极对有机电解液锂空气电池性能影响研究北大核心CSCD

动力电池作为新能源汽车最重要的部分之一,它的容量直接决定了新能源汽车续航里程的长短。随着新能源汽车的普及,具有高能量密度的锂空气电池成为了目前的研究热点之一。而高性能的空气正极对提升锂空气电池电化学性能至关重要。采用水热法制备氮掺杂石墨烯/二氧化钌(NrGO-RuO_(2))复合正极,通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和氮气(N_(2))等温吸-脱附等测试对其晶体结构、元素组成、表面形貌和孔隙结构进行分析,并通过恒流定容充放电、深度放电、电化学交流阻抗图谱等测试分析其对锂空气电池性能的影响。研究表明:与rGO和rGO-RuO_(2)复合正极相比较,NrGO-RuO_(2)复合正极具有较高的循环、深度放电性能和较低的电荷转移阻抗。装配NrGO-RuO_(2)复合正极的锂空气电池,循环次数达到90次,放电深度达到4309 mAh/g,电荷转移阻抗为39.27Ω·cm^(2)。     

Ni-MOF衍生的NiMoO4材料的超电容性能

开发可控的NiMoO4纳米结构合成方法是获得高性能赝电容器电极材料的关键.以Ni-MOF为前驱体,采用模板转化法合成NiMoO4纳米球,以改善其结构并提升电化学性能.采用XRD、FTIR和SEM对所制备的NiMoO4样品的结构和形貌进行表征,并通过氮气吸脱附表征了其孔径和比表面积.MOF衍生的NiMoO4纳米球由超薄的...     

CaMoO4/GO复合材料的制备及其超级电容器性能

采用水热法成功合成了CaMoO₄/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料。通过材料的表面形貌、晶体结构和电化学性能研究合成的纳米复合材料。结果表明,CaMoO₄/GO电极在电流密度0.5 A/g时比电容高达571.82 F/g,并且在1 A/g的电流密度下,经过1000次循环后的比电容保持率仍为84%。为了测试电极材料的实际应用效果,全固态超级电容器(ASC)分别使用CaMoO₄/GO和活性炭(AC)作为正极和负极进行组装。组装的ASC在功率密度1710.3 W/kg下显示出25.18 W·h·kg^-1的能量密度,并且能通过串联4个ASC为红色发光二极管供电。上述结果表明CaMoO₄/GO电极材料在高性能储能设备的应用中具有非常大的潜力。     

基于石墨毡生长的镍钴基化合物电极的双功能电催化性能

以先水热后硫化的方法制备出基于石墨毡基底的镍钴基化合物(NiCo2O4/GF和NiCo2 S4/GF)电极,探究不同水热温度对电极的催化特性的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品表面形貌、结构、晶向及元素分布进行分析.通过循环伏安...     

SiO2掺杂介孔碳纳米球及其锂硫电池的特性

为了增加对锂硫电池在循环期间产生的多硫化物的吸附能力,用软模板法在溶液中通过自组装得到了SiO2掺杂介孔碳球,其中极性SiO2可以很好地吸附多硫化物,提高锂硫电池的循环性能。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征结果表明合成的介孔碳球分散性良好,粒径约为250 nm,具有封闭在内部的孔径约为20 nm的球形孔,封闭的孔结构可以为防止多硫化物流失提供良好的物理屏障。同时氮气吸附和脱附测试结果表明介孔碳球具有很高的比表面积(523 m2/g)和孔体积(0.67 cm3/g),热重分析仪(TGA)数据表明SiO2的质量分数为9.4%,灌硫后硫的质量分数为60%。电化学测试结果表明,在167.5 mA/g的电流密度下,SiO2掺杂介孔碳球的首次循环比容量为1173 mA·h/g,100次循环后比容量仍可达到770 mA·h/g,库仑效率保持在99%。在1675 mA/g的大电流密度下循环了500次后比容量从660 mA·h/g下降到550 mA·h/g,平均每次循环的比容量衰减率仅为0.036%。     

A Stable Field-Emission Light Source With ZnO Nanoemitters

A field-emission cathode is fabricated with ZnO tetrapodlike nanoemitters. With a simple planar triode structure, a cathodoluminescent light source has been investigated. Because of the characteristics of surface-conduction electron-emission planar triode, this cathodoluminescent light source shows a very good performance. As experimental results show, the turn-on electric field is about 1 V/mum, whereas the current density is 1 muA/cm². The threshold electric field is 1.6 V/mum, whereas the current density is 1 mA/cm². When a pulse voltage with 4% duty cycle is applied on the gate electrode, the fluctuation of anode current is smaller than 15 % during 200 h.     

新型LiFePO_4/AC混合超级电容器的制备和性能研究

以橄榄石型磷酸亚铁锂(LiFePO4)为正极,活性炭(AC)为负极,制备了LiFePO4/AC混合超级电容器。通过充放电、倍率和漏电流测试,系统研究了所制混合超级电容器的电化学性能。结果表明,在正负极活性物质质量比为0.8∶1.0的条件下,混合超级电容器综合性能最佳:比容量为25.38 mAh.g–1,比能量为3.21 Wh.kg–1,分别是活性炭超级电容器的2.83倍和2.17倍,且在大倍率充放电下循环稳定性好、漏电流小,在1600 s后漏电流为0.25 mA。     

二硫化钼催化析氢电极的构筑及其性能研究

针对目前MoS₂作为析氢催化剂时存在的活性位点数目少且材料导电性能差等问题,文中通过液相超声剥离法以及离心处理制备得到MoS₂/PVP分散液。PVP的辅助剥离作用使得剥离得到的MoS₂纳米片尺寸大幅减小,提高了MoS₂催化析氢活性位点的丰度;MoS₂在PVP辅助剥离过程中发生了2H相到1T相的转变,同样增强了催化析氢活性。文中选用含有导电铜层的PI基片作为电极基底,利用喷墨印刷技术将MoS₂/PVP催化剂固载于导电基底上制得催化析氢电极。该电极在10 mA·cm ^-2处的过电位为77 mV,Tafel斜率为65 mV·dec ^-1,这一结果表明该催化电极具有高催化活性。     

High‐Rate LiFePO4 Electrode Material Synthesized by a Novel Route from FePO4 · 4H2O

A LiFePO₄ material with ordered olivine structure is synthesized from amorphous FePO₄ · 4H₂O through a solid–liquid phase reaction using (NH₄)₂SO₃ as the reducing agent, followed by thermal conversion of the intermediate NH₄FePO₄ in the presence of LiCOOCH₃ · 2H₂O. Simultaneous thermogravimetric–differential thermal analysis indicates that the crystallization temperature of LiFePO₄ is about 437 °C. Ellipsoidal particle morphology of the resulting LiFePO₄ powder with a particle size mainly in the range 100–300 nm is observed by using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. As an electrode material for rechargeable lithium batteries, the LiFePO₄ sample delivers a discharge capacity of 167 mA h g^–1 at a constant current of 17 mA g^–1 (0.1 C rate; throughout this study n C rate means that rated capacity of LiFePO₄ (170 mA h g^–1) is charged or discharged completely in 1/n hours), approaching the theoretical value of 170 mA h g^–1. Moreover, the electrode shows excellent high‐rate charge and discharge capability and high electrochemical reversibility. No capacity loss can be observed up to 50 cycles under 5 C and 10 C rate conditions. With a conventional charge mode, that is, 5 C rate charging to 4.2 V and then keeping this voltage until the charge current is decreased to 0.1 C rate, a discharge capacity of ca. 134 mA h g^–1 and cycling efficiency of 99.2–99.6 % can be obtained at 5 C rate.     

树枝状氧化铁单晶的合成及其电化学性能研究

因其低成本和高的储锂能力,Fe2 O3作为一种极具潜力的锂离子电池负极材料而受到广泛的关注.采用水热法一步合成Fe2 O3,并应用在锂离子电池负极材料.采用XRD、SEM和TEM对样品的晶型与形貌进行分析,表明合成样品为树枝状Fe2 O3单晶.在电池的电化学测试中,树枝状Fe2 O3单晶电极表现出优异的循环稳定性(在1...     

High-operating-temperature MWIR photodetector based on a InAs/GaSb superlattice grown by MOCVD

We demonstrate a high-operating-temperature(HOT)mid-wavelength InAs/GaSb superlattice heterojunction in-frared photodetector grown by metal-organic chemical vapor deposition.High crystalline quality and the near-zero lattice mis-match of a InAs/GaSb superlattice on an InAs substrate were evidenced by high-resolution X-ray diffraction.At a bias voltage of-0.1 V and an operating temperature of 200 K,the device exhibited a 50%cutoff wavelength of~4.9μm,a dark current dens-ity of 0.012 A/cm²,and a peak specific detectivity of 2.3×10⁹ cm·Hz^1/2/W.