铁氰化锰水系锌离子电池正极材料性能研究

水系锌离子电池因其具有较高的理论容量(820 mAh/g)和较低的氧化还原电位(-0.76V vs.SHE),是一种较具潜力的储能系统.本论文通过共沉淀法制备了铁氰化锰(MnHCF),并将其作为水系锌离子电池正极材料,获得了优异的电化学性能.该材料在电流密度为60 mA/g时,表现出103.5 mAh/g的容量,在30...     

锂离子电池正极材料锰酸锂的制备与改性研究

锂离子电池是绿色高能可充电池,具有工作电压高、比能量大、自放电少、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染等突出优点.尖晶石型锰酸锂正极材料具有无毒、成本低、电容量高等优点,近年来引起广泛关注.但在高温环境下,锰酸锂正极材料的充放电容量迅速下降,成为制约其发展的主要缺点.从锰酸锂的制备与改性研究方面综述了锂离子电池正极材料锰酸锂的研究进展,在此基础上,提出了正极材料锰酸锂的发展方向.     

水系锌离子电池锰基正极材料研究现状

水系锌离子电池由于安全性高、环境友好、价格低廉，被认为是新型储能装置的有力竞争者。锰基氧化物具有理论比容量高、毒性低等优点，广泛应用于水系锌离子电池正极材料。围绕不同类型锰基氧化物(如二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰和氧化锰)的结构特点，结合最新研究进展，讨论了其储锌机理、目前存在的问题及优化策略，并对其未来发展趋势进行了展望。     

Cu2+掺杂MnO2作为水系锌离子电池正极材料的合成与电化学性能

采用简单的一步电沉积方法制备了Cu²⁺掺杂的MnO₂材料。通过XRD、SEM、TEM等方法对材料进行了表征,结果表明其具有蓬松多孔的纳米结构,作为电池正极材料时有利于Zn²⁺的存储,具有较高的电池容量。与未掺杂样品相比Cu²⁺掺杂的MnO₂材料有更好的电化学性能,在电流密度为200 mA/g时,比容量达到235 mAh/g,增加了47.8%,阻抗也由997.3 Ω降到了564.3 Ω。     

锰掺杂磷酸铁锂／碳正极材料的制备及电化学性能

以MnPO4．H2O、FePO4．2H2O为锰源和铁源,碳酸锂为锂源,葡萄糖为还原剂和碳源,采用高温碳热还原法,一步制备了改性的锂离子电池正极材料LiMnO45Fe0.55,PO4／C,并讨论了合成温度对材料的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和充放电测试等手段,对最终产物的物相、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明...     

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。     

锂离子电池正极材料锰酸锂掺杂改性研究

采用固相反应法分别合成正极材料纯相LiMn₂O₄和LiPr_xMn_2-xO₄（x=0.02、0.04、0.06、0.08、0.10）固溶体。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒电流充放电等手段,对合成样品的形貌、结构、电化学性能进行了测试。结果表明：当x=0.06时,固溶体LiPr_0.06Mn_1.94O₄具有良好的尖晶石结构,晶体大小较均匀;固溶体LiPr_0.06Mn_1.94O₄具有良好的高温（55 ℃）循环性能,实验电池在55 ℃、1 C充放电倍率下,循环50次后容量保持率为82.5%。     

碳包覆对动力锂离子电池正极材料电化学性能影响

概述了碳材料包覆对动力锂离子电池正极材料LiFePO4、LiNi0．5Mn1．5O4和Li[Nil／3Co1／3Mn1／3】O2电化学性能的影响,综述了不同碳源炭化后形成的碳的特性及对各种电极材料性能的影响,总结了碳包覆动力锂离子电池正极材料的发展方向。     

钠离子电池正极材料碳包覆磷酸钒钠的合成及电化学性能研究

磷酸钒钠材料是钠离子电池的理想正极材料,但其较低的电子导电率导致了较差的倍率性能和长循环性能。采用EDTA作为碳源,溶胶凝胶法合成碳包覆的磷酸钒钠复合材料。XRD和FTIR测试表明合成的磷酸钒钠晶相纯度较高;扫描和透射电镜分析结果表明合成的材料颗粒尺寸为微米级,碳主要包覆在磷酸钒钠颗粒的表面;当电压为2.3～2.8V、EDTA与磷酸钒钠物质的量之比为3∶3时,样品表现出较好的电化学性能,0.1 C下的初始容量为108.1 m A·h/g,接近理论容量。在1 C下循环600周后容量为93.2 mA·h/g;10 C下循环500周后的容量79.1 m A·h/g,容量保持率为91.23%。     

水系锌离子电池Al3 预嵌(NH4)2V10O25?8H2O正极材料的制备及其电化学性能Q

NH4VO3为钒源、C2H2O4?2H2O为还原剂,采用水热法合成了(NH4)2V10O25?8H2O(NVO)纯相,以Al(NO3)3?9H2O为铝源对材料进行层间Al3 预嵌进行改性(Al-NVO),通过XRD、SEM、TEM以及EDS对材料的物相和形貌进行表征。结果表明,Al3 均匀分散于材料中,Al3 预嵌使材料形貌由密集堆叠的片状结构向更细小更分散的纳米片状结构转变。恒流充放电,循环伏安(CV)及恒电流间歇式滴定技术(GITT)等电化学性能测试表明,Al3 预嵌能有效提高材料的容量,倍率性能及循环稳定性能。样品Al-NVO材料在0.5A/g的电流密度下首次放电比容量为329 mAh/g,经过100次循环,比容量为252mAh/g。在2.0A/g电流密度下,经过1200次循环容量仍有122.8 mAh/g,容量保持率高达 94.6%。通过不同扫速下的循环伏安及赝电容计算,层间预嵌Al3 有效提高了Zn2 的扩散动力学,改善了材料的电化学性能。     

微孔碳材料修饰的隔膜用于高性能锂硫电池

锂硫电池具有较高的能量密度,是有发展前景的能量存储体系之一。但“穿梭效应”严重制约了锂硫电池的实际应用,为解决该问题,本文通过简单的一步热解法合成了孔径均匀的微孔碳材料,探究了微孔碳材料修饰隔膜后对锂硫电池性能的影响。结果表明,制备的微孔碳材料孔径集中在0.56nm左右,修饰隔膜后不仅能够有效抑制“穿梭效应”的产生,还有利于加快锂离子的传输,确保正极一侧溶解的多硫化物的再次利用。在0.1C的电流密度下,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池首次放电比容量为1359mAh/g,循环100次之后容量能保持在966mAh/g,而修饰之前的传统聚丙烯隔膜,循环100次之后的比容量仅为409mAh/g;在1C的电流密度下循环500圈后,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池容量保持率为88%,表现出优异的循环稳定性。     

锂-二氧化碳电池阴极催化剂的研究进展

锂-二氧化碳电池通过捕获、转化二氧化碳为储能物质,既可以减少二氧化碳排放量又可以作为创新的储能装置,引起了研究者们的广泛关注。本文简单介绍了锂-二氧化碳电池的工作机理、发展历程和目前研究存在的难题,通过对研究工作的总结、电池性能的对比,将不同类型的催化剂进行了系统的分类和简单的概括,综述了催化剂的设计理念和研究现状,提出了催化剂目前存在的难题与挑战,并展望了催化剂未来的发展方向。本文主要针对锂-二氧化碳电池阴极催化剂的最新研究进展进行了详细的阐述,指出高效的阴极催化剂是促进锂-二氧化碳电池电化学反应动力学、降低充电平台和过电势的关键所在。     

锂硫电池硫/炭复合正极材料的研究进展

锂硫电池具有高比能量密度、原料丰富且对环境友好等优势,成为当前最具有吸引力的二次电池体系之一.然而循环寿命低制约着其商业化进程.本文主要综述了几十年来国内外学者在硫/炭复合正极材料方面的研究现状,并对未来新型正极材料的研究方向进行了展望.     

锂离子电池正极材料镍酸锂研究进展

镍酸锂具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点，被认为是一种较有发展前景的锂离子电池正极材料。但它合成困难，循环稳定性差。近几年来一些研究人员从合成方法、掺杂改性等方面对镍酸锂做了大量的研究工作。介绍了作为锂离子电池正极材料的镍酸锂的结构特征、电化学性能及现阶段存在的问题；综述了近几年来国内外的电化学研究者对锂离子电池正极材料镍酸锂的合成及稀土掺杂方面的研究进展和稀土掺杂对镍酸锂的结构和电化学性能的影响；并对镍酸锂未来的发展方向做了展望。     

Enhanced electrochemical performance of ZrO2 modified LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode material for lithium ion batteries

LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622) cathode has been modified by incorporating ZrO₂ nanoparticles to improve its electrochemical performance. Compared to the pristine electrode, the cycling stability and rate capability of 0.5 wt% ZrO₂ modified-NCM622 have been improved significantly. The 0.5 wt% ZrO₂ modified-NCM622 cathode shows a capacity retention of 83.8% after 100 cycles at 0.1 C between 2.8 and 4.3 V, while that of the pristine NCM622 electrode is only 75.6%. When the current rate is set as 5C, the capacity retention of the 0.5 wt% ZrO₂-modified NCM622 is 10% higher than that of the pristine NCM622. Also, the rate capability of 0.5 wt% ZrO₂-modified NCM622 is better than that of the pristine NCM622 at various C-rates in a voltage range of 2.8–4.3 V. The enhanced electrochemical performances of the ZrO₂-modified NCM622 cathodes can be attributed to their high Li-ion conductivity and structural stability.     

锂离子电池正极材料铌掺杂LiNiO2 的制备与电化学性能

为了提高LiNiO₂的电化学性能,用固相反应法制备了铌掺杂LiNiO₂材料,并用X射线衍射（XRD）分析、恒电流滴定技术（GITT）、电化学阻抗谱（EIS）等方法研究铌掺杂量对LiNiO₂的结构和性能的影响。结果表明适量的铌（Nb）掺杂可以提高LiNiO₂层状结构的有序程度,降低Li⁺/Ni²⁺混合程度,降低电荷转移阻抗,提高活性材料中锂离子的扩散系数。其中LiNi_0.99Nb_0.01O₂在0.5C循环100次的容量保持率为91.4%,5C时放电比容量为143 mA·h/g。而未掺杂铌的LiNiO₂在相同条件下的容量保持率和比容量仅为69.2%和127 mA·h/g。结果说明铌掺杂能够有效提高LiNiO₂的电化学性能。     

碳材料改性锌负极的复合锌离子电池电化学性能的研究

采用涂布法分别将碳纳米管(CNT)和氧化石墨(GO)涂布在铜箔(Cu)上制成Cu/CNT和Cu/GO复合集流体,随后在复合集流体表面电沉积锌(Zn)制成Cu/CNT/Zn和Cu/GO/Zn复合电极作为锌负极,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察微观形貌。结果表明,可以发现锌在两种复合集流体上均为不规则片状,且由于氧化石墨的尺寸大于碳纳米管,其表面的锌片尺寸也略大于碳纳米管表面的锌片尺寸。在电流密度为0.5 mA/cm²的循环测试中,Cu/CNT/Zn||Cu/CNT/Zn复合对称电池保持极化电压在0.02 V以内正常运行了50 h,而Cu/GO/Zn||Cu/GO/Zn复合对称电池保持极化电压在0.04 V以内正常运行了160 h。在全电池的电化学性能测试中, MnO_2||Cu/CNT/Zn和MnO_2||Cu/GO/Zn复合锌离子电池均表现出高于MnO_2||Zn电池的容量。     

多级孔碳在锂硫电池正极中的研究进展

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀,另一方面可改善正极导电性,同时一定程度上限制多硫穿梭。多级孔碳由于具有导电性优良、结构稳定、孔径及形貌可控等优点,被认为是一种理想的硫载体。从锂硫电池的发展背景出发阐述了多级孔碳作为硫载体的研究意义,首先介绍了多级孔碳材料的制备方法如硬模板法、软模板法和活化法等,进一步介绍了碳材料中的微孔、介孔及大孔在锂硫电池中提升导电性、稳定结构和抑制多硫穿梭效应的作用机理,最后对多级孔碳作为硫载体推进锂硫电池的发展前景进行了展望。