高温固相内氧式锰酸锂的试验合成研究

以Mn₃O₄和MnO₂为原料,采用高温固相内氧法制备LiMn₂O₄电池正极材料。通过对LiMn₂O₄的振实密度、粒度分布、比容量、循环性能、结构及形态等各项理化性能进行检测分析,结果表明：在烧结温度为750℃,Mn₃O₄和MnO₂的摩尔比为3∶1的条件下,所制备的锰酸锂电化学性能最佳,其振实密度为1.84 g/cm³,比表面积为0.698 cm²/g, D₅₀粒径为16.567μm, 1C放电容量为122.65 mAh/g, 50次循环容量保持率为94.02%。     

锂硫电池载硫材料碳纳米管修饰V2O5纳米球的制备及其性能研究

锂硫电池因具有优异的理论容量、能量密度和可持续发展特性而受到越来越广泛的关注。决定锂硫电池性能的最主要因素之一是其正极材料。本文分别通过自组装法和模板法,制备了两种V₂O₅纳米球,并在制备过程中添加了碳纳米管。以所得到的材料作为正极改性材料,组装了扣式锂硫电池。通过对所制备材料的结构以及电化学性能研究,并与商用V₂O₅进行对比,发现V₂O₅纳米球具有良好电化学性能,其电池性能显著优于商用V₂O₅。这可归因于所合成的V₂O₅纳米球一方面具有较高的比表面积,有利于活性物种硫的负载,另一方面表面连接有碳纳米管,有利于提高电子传输性能。基于自组装法(1号样品)和模板法(2号样品)所得V₂O₅纳米球的锂硫电池,在0.1C的倍率下首次充放电比容量分别可达到1049mAh/g和1035mAh/g;经过200次循环后,其放电比容量分别为702...     

Fe3O4@TRGO的制备及储锂性能研究

本文采用Fe³⁺对氧化石墨烯(GO)进行交联所获得的产物进行热还原生成的热还原石墨烯包裹Fe₃O₄结构(Fe₃O₄@TRGO)。采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段表征其的组成与形貌。并研究了Fe₃O₄@TRGO作为锂离子电池负极的储锂性能。热还原石墨烯在电池循环过程中抑制了Fe₃O₄的体积膨胀,其三维结构提高了电子传输速率。拥有良好的电化学性能(在0.1A/g电流密度下,循环120次后放电比容量为775.06mAh/g),且在大电流密度下也保持良好的性能(1A/g电流密度下循环110圈后容量为592.49mAh/g)。     

精制石油焦基负极材料的电化学性能研究

以精制石油焦为原料,经球磨、炭化和石墨化制备负极材料,并组装成扣式电池.考察影响电化学性能的石墨化关键性能,包括表面形貌、比表面积、粒度分布、石墨化度、元素组成等,进行充放电、循环伏安、交流阻抗测试.结果表明,首次嵌锂容量为349.2 mAh/g,首次库伦效率为78％;500次循环后,容量上升为440.6 mAh/g,...     

Ga掺杂FeNb11O29材料的制备及其电化学性能

FeNb₁₁O₂₉由于其高的理论充电容量(400 mAh·g^-1),作为锂离子电池(LIBs)负极材料具有很大的应用前景。然而,目前报道的FeNb₁₁O₂₉实际容量仅有168~273 mAh·g^-1。因此,有必要进一步提高其电化学性能。本文介绍了一种制备Ga掺杂FeNb₁₁O₂₉材料的方法,成功合成了Ga_xFe_1-xNb₁₁O₂₉(x=0.1,0.2)。结果表明,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉的电导率比FeNb₁₁O₂₉提高了两个数量级。X射线衍射结果显示,Ga掺杂不会改变FeNb₁₁O₂₉的正交剪切ReO₃晶体结构。扫描电镜结果显示,材料的微观形貌没有发生明显改变。电化学实验表明,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉具有较好的电化学性能,在电流密度为0.1 C时,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉充电容量为290 mAh·g^-1,当电流密度达到5 C时容量仍能保持145 mAh·g^-1,此外,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉具有良好的循环稳定性,在电流密度为5 C时循环1 000圈之后,容量保持率为91.0%,而不掺杂的FeNb₁₁O₂₉的充电容量仅有107 mAh·g^-1,容量保持率仅为55.9%。利用Ga掺杂改善FeNb₁₁O₂₉负极材料的电化学性能在锂离子电池中具有广阔的应用前景。     

磷掺杂葵花盘基活性炭在锂离子电池负极材料中的应用

通过简单水热和活化方法制备磷掺杂葵花盘基活性炭,采用SEM,TEM,BET,Raman,XRD等方法对材料进行表征,将其用作锂离子电池负极材料。结果表明,活性炭材料用作锂离子电池负极材料时比容量高,库伦效率好,循环性能稳定。在500 mA/g的电流密度下,首圈充电容量达1052 mAh/g,库伦效率为48.9%。经200次循环后,容量仍保持在1000 mAh/g以上。     

落叶用于制备锂硫电池正极导电材料

以常见废旧落叶为原料,通过改变制备工艺参数得到性能优异且具有较大比表面积的活性炭。落叶制备的活性炭负载硫后做为锂硫电池正极材料,硫负载量高达70%(wt.%)。采用SEM、红外、BET等方法,分析正极材料的结构和官能团。本文制备出的活性炭,比表面积可高达2894.25 m²·g^-1。在0.1 C循环时首圈放电比容量可达1295 mAh·g^-1,0.5 C循环200圈后比容量还能维持在507mAh·g^-1。电池在2 C时电池放电比容量可达535 mAh·g^-1,当倍率恢复到0.2 C时,容量可以恢复到756 mAh·g^-1,体现了材料优异的电化学性能。     

KOH含量对棉秆碳结构特征及锂硫电池正极性能的影响

以棉秆为生物质源、KOH为活化剂、单质硫为储能物质,采用炭化-活化-高压3步法制备高性能碳硫复合材料,并探究KOH用量对活性碳结构以及复合材料电化学性能的影响。结果表明,KOH的活化促进了活性碳中10 nm以下孔的发育,碳碱质量比(棉秆碳化后的碳：KOH质量比)为1∶4时活性碳的比表面积和孔体积达到最大,分别为3 068.15 m²/g和1.68 cm³/g。过量的KOH活化导致3～9 nm部分孔的坍塌,使得微孔/小介孔向大介孔或大孔转化,比表面积和孔体积缩小。复合材料的电化学性能和活性碳的孔体积呈正相关,碳碱质量比为1∶4时制备的活性碳与硫进行复合的碳硫复合材料展现出最佳的电化学性能。在0.1 C的电流密度下经过100次循环之后,仍可保留787 mAh/g的放电容量;在2 C的电流密度下也可展现出582 mAh/g的高比容量。     

以偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的锂离子电池负极的研究

粘结剂虽然在硅基锂离子电池中的占比虽然较少,但是在对电池的电化学性能起到重要的作用,本研究使用偕胺肟基聚丙烯腈为硅基锂离子电池的粘结剂,与聚丙烯腈(PAN)为粘结剂的锂离子电池硅基负极在电化学性能方面进行对比,利用扫描电镜(SEM)对偕胺肟基聚丙烯腈和聚丙烯腈的负极极片进行的表征。本研究以聚丙烯腈为原材料制备的偕胺肟基聚丙烯腈复合纳米硅以及导电炭为电池负极,以铜箔为集流体,隔膜为celgard2400,实验结果显示,采用偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在电流密度为1000mA/g的情况下,首圈放电比容量达到了1496. 1mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仍有434. 7mAh/g,而以聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在同样的条件下,首圈放电比容量有1411. 6mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仅有57mAh/g。     

氧化铟包覆镍锰酸锂正极材料的电化学性能研究

为改善镍锰酸锂的电化学性能,以硝酸铟(In(NO₃)₃·H₂O)为原料,通过高温固相法在镍锰酸锂电极材料表面包覆一层惰性氧化铟(In₂O₃),并研究不同In₂O₃包覆量对镍锰酸锂复合材料的电化学性能的影响。XRD测试结果显示,包覆氧化铟并不会改变正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄自身结构。当包覆量为7%时,在0.1 mA的测试电流下首次放电比容量为134.21 mAh/g,明显高于未涂覆材料(115.65 mAh/g),100次循环后容量为128.4 mAh/g,容量保持率为95.67%;在0.5 mA的测试电流条件下,首次放电比容量为78.13 mAh/g, 100次循环后比容量为56.25 mAh/g,容量保持率为64.44%。In₂O₃包覆起到保护材料和促进离子传导的作用,可有效提高正极材料的电化学性能。     

高分散SiO2/石油沥青基多孔碳用于锂离子电池负极

二氧化硅(SiO₂)作为锂离子电池负极材料具有理论容量高、放电电位低、成本较低等特点,但存在导电性差、充放电过程体积膨胀严重以及容量衰减过快等问题。以石油沥青为碳源,利用硅烷偶联剂KH-540对纳米α-Fe₂O₃模板剂进行表面化学包覆,然后将硅源修饰模板剂与碳源混合,经碳化、酸洗等步骤得到高分散SiO₂/石油沥青基多孔碳(SiO₂/PC)。所得SiO₂/PC作为锂离子电池负极材料,在1 A·g^-1电流密度下,循环900圈后仍具有640 mA·h·g^-1的高可逆比容量。研究结果表明,高度纳米化的SiO₂在高温碳化过程原位生成,紧密牢固地负载于多孔碳表面,提高了其导电性,同时能够有效缓解SiO₂在充放电过程中的体积膨胀,抑制SiO₂的团聚或粉化,从而表现出优异的电化学性能。     

多孔竹炭负载SnO2的制备及其电化学性能研究

多孔竹炭为无定形碳,具有丰富的孔结构,孔径分布在1~6 nm之间,且具有较大的孔体积(1.21 cm³/g)。本文以多孔竹炭为载体,采用溶胶-凝胶法制得B₂O₃-SnO₂/C复合材料。SEM和TEM结果显示SnO₂和B₂O₃均匀分布在多孔竹炭表面。多孔竹炭和B₂O₃有效缓冲SnO₂可逆反应的体积变化,提高SnO₂的循环稳定性。将B₂O₃-SnO₂/C复合材料作为负极组装成锂离子半电池,进行电化学性能测试,在1 C(1 C=372 mA/g)倍率下充放电循环200次结束后仍然保留649.9 mAh/g的放电比容量,放电比容量保留率为58.6%。B₂O₃-SnO₂/C复合材料充放电过程受扩散和电容两种行为控制,电容控制的贡献率随着扫描速率的增大而增大。     

MnOx/GAC复合材料制备及其在苯酚废水处理中的应用

以商业颗粒活性炭(GAC)为载体,乙酸锰为锰源,采用等体积浸渍法制备系列MnO_x/GAC复合材料。通过X-射线粉末衍射、透射电镜、拉曼光谱等对改性前后活性炭材料进行微观分析,并探讨锰负载量、反应温度、反应时间等对MnO_x/GAC复合材料处理苯酚模拟废水性能的影响。结果表明,MnO_x/GAC复合材料的活性物种主要以Mn_3O_4、Mn_2O_3和MnO_2为主,呈现均匀分散纳米晶态。在20 mL 1 500 mg·L~(-1)苯酚废水中加入1 g Mn质量分数为8%的MnO_x/GAC复合材料,反应温度50℃,反应时间240 min条件下,苯酚转化率99.88%,COD降解率97.80%,吸附动力学遵循准二级动力学模型。     

硫酸锰室温固相球磨制备四氧化三锰

利用软锰矿吸收硫酸镁热解尾气二氧化硫制得硫酸锰,再与碳酸氢铵室温下固相球磨反应,制备出前躯体碳酸锰,经热分解获得四氧化三锰。分别考察了物料比、球磨时间、球料比等因素对硫酸锰转化率的影响,采用XRD对产物进行了分析。结果表明,在n（碳酸氢铵）∶n（硫酸锰）=3.5∶1、球磨时间为40 min、球料质量比为5∶1时,硫酸锰的转化率可达99.8%,将固相产物在1 000 ℃热解1 h后所制备的四氧化三锰纯度为99.9%。该工艺操作简单,产品纯度高,成本低,为硫酸锰制备四氧化三锰提供了新的途径。     

锰氧化物的合成及在锂离子电池中的应用进展

能源是限制人类发展的重要因素,近年来随着新能源的发展,人们对于储能设备的要求也越来越高,其中,锂离子电池被认为是最具有发展前途的储能设备之一。目前,商用锂离子电池的负极材料以石墨为主,石墨虽然具有良好的导电性,但理论容量较低,已逐渐无法满足高能设备的大容量需求。过渡金属锰氧化物由于储量丰富、氧化形态多样、结构多元、理论比容量高、环境友好等特点,被认为是锂离子电池理想的替代负极材料之一。本文详细介绍了近年来4种锰氧化物（MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄和MnO₂）分别在纳米化和复合结构构筑两方面的材料设计及合成,总结比较了4种锰氧化物用作锂离子电池负极材料的性能,展望了锰氧化物在锂离子电池负极材料领域的发展前景和方向。     

针状焦基电容器碳质电极材料的制备及电化学性能研究

以煤系针状焦生焦为原料,KOH为活化剂,制备了用于超级电容器电极材料的活性炭。以3 mol/L KOH为电解液,用三电极电化学系统测试了活性炭的电化学性质;考察了活化剂用量对活性炭电化学性质的影响。研究结果表明:活化过程中,随着碱含量的增加,活性炭的电化学性能逐渐提高。当碳碱比为1∶3时,活性炭的比表面积达到2572.7 m2/g;电流密度为1 A/g时,其质量比电容达到316 F/g。循环5000圈之后,比电容保持在95.7%,库仑效率保持在97.0%。采用两电极系统,进一步考察了活性炭的电化学性能,以1 mol/L Na₂SO₄为电解液,电压窗口拓宽至1.8 V,循环伏安曲线同样展现出良好的矩形,能量密度和功率密度分别为20.8 W·h/kg和230 W/kg。     

高硫石油焦清洁利用技术浅析

简单介绍了高硫石油焦的性质,概括介绍了高硫石油焦在活性炭生产、铝用预焙阳极生产和立窑水泥生产方面的应用现状,重点论述了循环流化床（CFB）锅炉燃烧技术、POX技术和整体式气化联合循环技术（IGCC）技术的工艺流程、技术特点,以及清洁利用高硫石油焦的发展现状,指出了六种技术在清洁利用高硫石油焦方面的各自不同前景。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4用前驱体的现状与发展

前驱体对锂离子电池正极材料LiMn₂O₄结构和性能有重要影响。综述了常见的前驱体特点及生产工艺,指出二氧化锰仍然是目前用量最大的前驱体,适当的体相掺杂是改善其性能的有效途径;用球形四氧化三锰制备高性能LiMn₂O₄有广阔的应用前景,改善生产工艺、降低成本必将提升球形四氧化三锰在锂离子电池领域的竞争力。     

Al2O3/ACF复合电极材料的制备及性能表征

以H₃PO₄预处理后的活性炭纤维(ACF)毡为原料,采用浸渍煅烧法制备Al₂O₃/ACF复合电极材料;通过扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对负载Al₂O₃前后活性炭纤维的微观结构与电化学性能进行表征,利用自制的电吸附装置对NaCl模拟废水进行电吸附性能测试。结果表明,采用浸渍煅烧法成功制备了Al₂O₃/ACF复合电极材料,Al₂O₃/ACF复合体表面及孔道中有絮状或颗粒状的Al₂O₃存在,比表面积从1244.37 m²·g^-1降为974.59 m²·g^-1;同时,Al元素含量为1.06%,Al₂O₃以无晶相无定形态存在于纤维表面;Al₂O₃/ACF表面形成一些Al O键的官能团,其比电容比ACF提高76.5%。负载Al₂O₃后的ACF电极材料电吸附性能增强,除盐效率较ACF原样电极提升了2.3倍,且电极具有可再生性。Al₂O₃/ACF复合材料可以作为电极材料用于去除废水中的无机盐离子。