铁掺杂对磷酸锰锂电化学性能的影响

利用球磨-固相烧结法制备出一系列不同铁掺杂量的LiMn(1-x)Fex PO4(x=0~1.0)材料,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜对所得样品结构和形貌进行表征。以所得材料为锂二次电池正极组装电池,并运用恒流充放电、循环伏安对其电化学性能进行测试。结果表明:所得LiMn(1-x)Fex PO4材料均呈现单一均相橄榄石结构;其粒径为50~100nm,粒径分布均匀。未经铁掺杂的LiMnPO4比容量仅为19.3mA·h/g,比能量仅为71.20mW·h/g,经铁掺杂后材料的比容量和比能量都获得显著提高,当x=0.4时,LiMn0.6Fe0.4PO4的比容量为133.6mA·h/g,比能量达到483.58mW·h/g。比容量和比能量随着铁掺杂量的提高而产生的增量分别符合指数递减和倒S型曲线。     

煅烧条件对钛酸锂电化学性能的影响

采用固相法合成钛酸锂,着重考察了煅烧温度、煅烧时间对产物比表面积、振实密度及电化学性能的影响,确定了最佳合成工艺条件。实验结果表明：煅烧温度为850℃,煅烧时间为20 h时产品的循环性能比较好,初始容量达到163.8 mAh/g,20次循环后的容量仍可达160 mAh/g以上。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的电化学性能改进

引言 随着社会的进步,人们对化学电源提出了高能量、长寿命、低成本、低环境污染的要求.虽然锂离子蓄电池目前已经实现了商品化,但正极嵌锂材料结构与性能的研究,以及如何提高容量和降低成本是锂离子蓄电池进一步被开发和应用的关键.     

磷酸锰铁锂正极材料研究进展

作为锂离子电池正极材料之一,磷酸锰铁锂具有能量密度大、安全性好、成本较低等优点,被认为是磷酸铁锂理想的升级品。但是,磷酸锰铁锂较低的电导率和Li⁺扩散系数限制了其商业化应用。介绍了磷酸锰铁锂材料性能,总结了高温固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热/溶剂热法等合成方法的优缺点,综述了碳包裹、纳米化及形貌控制、离子掺杂等改性策略,指出磷酸锰铁锂材料应具有一个合适的锰铁原子数量比;在总结前人研究成果的基础上,展望了未来磷酸锰铁锂正极材料的研究方向。     

制备条件对磷酸铁锂电化学性能的影响

采用辅助微波加热的方法,制得了粒子较细、粒径分布窄的LiFePO4/C化合物。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对所得样品的晶体结构、表面形貌和粒径分布进行了分析研究。试验表明,采用该反应方法有利于控制产物的形貌和粒径。用LiFePO4/C作正极材料进行了电池的充放电和循环伏安测试,结果显示,材料中锂离子的充放电平台相对锂电极电位为3.5 V左右,首次放电量为151 mA.h/g,表现出了良好的循环性能和高倍率性能。     

液相法制备碳纳米管/硫正极材料及电化学性能研究

Na2S作为硫源,H2O2为氧化剂,高温水热环境下与HNO3处理的碳纳米管(CNTs)复合,合成碳纳米管/硫(H-CNTs/S)正极材料,材料载硫量为49 wt%,0.2 C倍率下首次循环比容量为680 mAh·g-1,50次循环后保持率高达75%,复合材料具有优良的倍率性能。     

液相法制备碳纳米管/硫正极材料及电化学性能研究

Na2S作为硫源,H2O2为氧化剂,高温水热环境下与HNO3处理的碳纳米管(CNTs)复合,合成碳纳米管/硫(H-CNTs/S)正极材料,材料载硫量为49 wt%,0.2 C倍率下首次循环比容量为680 mAh·g-1,50次循环后保持率高达75%,复合材料具有优良的倍率性能。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法研究进展

单斜结构的磷酸钒锂[Li₃V₂（PO₄）₃]材料与其他锂离子电池正极材料相比具有较高的工作电压（3.0~4.8 V）、良好的离子迁移率和优良的热稳定性,是一种具有竞争优势和发展前景的大功率锂离子电池正极材料,成为了近年来研究的热点。综述了锂离子电池正极材料磷酸钒锂的结构特点及其充放电机理。磷酸钒锂的常用合成方法有碳热还原法、水热法、溶胶-凝胶法及流变相法等,着重阐述了磷酸钒锂的不同合成方法对所制备样品的形貌和电化学性能的影响。分析总结了不同合成方法的改进方法,以改善磷酸钒锂正极材料电子导电性和锂离子扩散系数较低的问题。最后,针对磷酸钒锂正极材料在锂离子电池的应用中所存在的问题展望了该材料未来可能的发展方向和研究热点。指出需要优化材料的制备方法以改善材料的颗粒形貌、提高电子导电率和扩散系数等,进而改善材料的循环性能、倍率性能和充放电性能等;需要改进制备流程、提高实验的安全性、简化反应流程和减少制备成本等,以实现磷酸钒锂正极材料的工业化应用。     

液相共沉淀法制备磷酸亚铁锂研究进展

以磷酸亚铁锂为正极材料的锂离子电池以其高安全、高环保、低价格、长寿命、大容量等特点,将逐步取代现有铅酸电池市场,成为未来动力锂离子电池研究的热点材料。简述了几种常规合成磷酸亚铁锂方法的同时,较系统地介绍了磷酸亚铁锂材料在液相共沉淀制备方法中的研究进展,包括全液相共沉淀法和半液相共沉淀法。指出全液相法合成工艺比较简单、工艺路线较短,但是由于溶液体系中各组分沉淀速度存在差异,因而可能会导致组成的偏离和均匀性的丧失;半液相法虽然增加了工艺流程,但是可以通过控制pH、滴加速度等控制磷铁复合盐的形成,使产品呈球状,进而有助于提高磷酸亚铁锂的振实密度。     

锰酸锂掺杂磷酸亚铁锂电芯性能研究

对锂与锰酸锂复合正极材料的合成和电化学性能进行了研究。将磷酸亚铁锂与镍钴锰酸锂按照一定质量比混合后得到复合正极材料。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试等方法对复合正极材料进行了表征。发现该复合材料结合了磷酸亚铁锂和锰酸锂的优点,表现出优异的电化学性能。     

碳纳米管在电化学传感器中的应用进展

综述了碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)在电化学传感器研究中的应用进展。重点介绍了CNT电极和CNT修饰电极的制备、电化学特性及应用,并对其在DNA电化学生物传感器方面的应用前景与挑战进行了展望。     

Multiwalled carbon nanotubes/polypyrrole/graphene/nonwoven fabric composites used as electrodes of electrochemical capacitor

The reduced graphene oxide/nonwoven fabric (rGO/NWF) composites have been fabricated through heating the NWF coated with the mixture of GO and HONH₂·HCl at 130°C, during which the GO is chemically reduced to rGO. Then the composites of polypyrrole (PPy)/rGO/NWF have been prepared through chemically polymerizing pyrrole vapor by using the FeCl₃·6H₂O adsorbed on rGO/NWF substrate as oxidant. Finally, multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) are used as conductive enhancer to modify PPy/rGO/NWF through dip‐dry process to obtain MWCNTs/PPy/rGO/NWF. The prepared composites have been characterized and their capacitive properties have been evaluated in 1.0M KCl electrolyte by using two‐electrode symmetric capacitor test. The results reveal that MWCNTs/PPy/rGO/NWF possesses a maximum specific capacitance (C_sc) of about 319 F g^?1 while PPy/rGO/NWF has a C_sc of about 277.8 F g^?1 at the scan rate of 1 mV s^?1 and that optimum MWCNTs/PPy/rGO/NWF retains 94.5% of initial C_sc after 1000 cycles at scan rate of 80 mV s^?1 which is higher than PPy/rGO/NWF (83.4%). Further analysis reveals that the addition of MWCNTs can increase the charger accumulation at the outer and inner of the composites, which is favorable to improve the stability and the rapid charge‐discharge capacity. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 41023.     

二硫化钼复合导电碳作为高性能钠离子电池负极材料的研究

通过水热法制备出导电碳负载的二硫化钼纳米片（MoS2@C），显著改善了二硫化钼循环稳定性和倍率性能：在0.1 A/g电流密度下，循环100次后，可逆比容量依然高达466.3 mA·h/g，容量保持率达90.6%；在10 A/g的电流密度下，可逆比容量高达321.5 mA·h/g；在1A/g电流密度下长循环500次后，可逆比容量为313 mA·h/g，未发生衰减。这是因为二硫化钼以导电碳作为基底后，既可以提高电子和钠离子在复合材料中的扩散效率，又可以抑制二硫化钼的团聚，另外，小尺寸的二硫化钼可以缩短钠离子的传递路径，之间的空隙为二硫化钼体积的膨胀提供了空间。通过对两个电极的动力学分析，发现钠离子在MoS2@C内部具有更高的扩散效率，赝电容控制行为是MoS2@C电极具有优异倍率性能的主要原因。     

等离子体改性对纳米碳管电化学检测性能的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法制备了与电极基底结合良好的纳米碳管电极,用空气等离子体将该纳米碳管电极功能化,并以功能化的电极为工作电极,利用循环伏安法对毒性很强的酚的混合物进行检测。根据氧化还原峰电位的不同可以区分出邻苯二酚和对苯二酚,与石墨电极相比,功能化的纳米碳管电极具有更好的电催化性能。利用该电极测定酚的混合物是一种准确、快速、有效的测定方法。合成纳米碳管电极的最佳工艺条件为:功率为400 W,压强为3.0 kPa,甲烷流速为2 mL/m in,氢气流速为50 mL/m in;功能化纳米碳管的最佳工艺条件为:功率为150 W,压强为1.0 kPa,空气的流速为50 mL/m in。     

Nitrogen-doped carbon nanotubes synthesized with carbon nanotubes as catalyst

Nitrogen-doped carbon (CN_x) nanotubes were synthesized with carbon nanotubes (CNTs) as catalyst by detonation-assisted chemical vapor deposition. CN_x nanotubes exhibited compartmentalized bamboo-like structure. Electron energy loss spectroscopy and elemental mapping studies indicated that the synthesized tubes contained high concentration of nitrogen (ca. 17.3 at.%), inhomogeneously distributed with an enrichment of nitrogen within the compartments. X-ray photoelectron spectroscopy analysis revealed the presence of pyridine-like N and graphitic N incorporated into the graphitic network. The catalytic activity of CNTs for CN_x nanotube growth was ascribed to the nanocurvature and opening edges of CNT tips, which adsorbed C_n/CN species and assembled them into CN_x nanotubes.     

固相补锂法再利用废旧 LiFePO4正极材料及电化学性能

以废旧磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料为原料,经过热处理除杂和固相补锂后,利用碳热还原反应重新获得了电化学性能优异的LiFePO4/C正极材料。测试结果表明,补加物质的量分数为10%的Li2CO3和质量分数为25%的葡萄糖可获得结晶度良好、无杂质的LiFePO4/C正极材料,且能有效弥补其可循环锂的损失。在0.1C和20C倍率下,其放电比容量分别为159.6 mA·h/g和86.9 mA·h/g,在10C倍率下,经1 000次循环后,再生LiFePO4正极材料的容量保持率为91%。说明该方法可有效处理废旧LiFePO4电池,为大规模循环再利用废旧LiFePO4正极材料提供了一条可行的途径。     

Enhancing the performance of polypyrrole composites as electrode materials for supercapacitors by carbon nanotubes additives

In the framework of this study, a facile method to obtain polypyrrole (PPy)/carbon nanotubes composites is presented. Chemical polymerization of PPy directly on the carbon nanotubes allows to obtain a homogenous distribution of the polymer. A low amount of carbon additive, varying from 1.5 to 5.5 wt %, is applied in order to prevent the decrease of capacitance value due to the presence of a low-capacitance component and, at the same time, to protect the electrode material from mechanical changes during cycling electrical measurements. The electrochemical properties, such as capacitance, its retention at different current loads, cycling stability, or self-discharge, are discussed. Improvement of electrochemical performances of the synthesized materials is observed mostly during cyclic stability measurements and at high current regimes. The obtained results confirm that the addition of only 3% of carbon nanotubes provides the best electrochemical performances as electrode materials for supercapacitor application. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48867.     

充电截止电压对锂离子电池化学性能的影响

主要研究了不同截止电压对锰酸锂离子电池的放电容量性能、工作电压和恒流/恒压充电容量等电池性能的影响,结果表明:对于锰酸锂材料锂离子电池,放电容量、中值电压和稳定电压都随着充电截止电压的升高而提高,电池的充电截止电压只要不低于4.15 V,电池放电容量损失就不会超过6%;当充电截止电压为4.15 V时,电池的恒流充电容量占总充电容量的85%以上,与4.20 V相比变化不大。这一结论为牺牲小部分容量、提高电池的安全性能设计提供了实验依据。     

Aqueous slurry of S-doped carbon nanotubes as conductive additive for lithium ion batteries

S-doped carbon nanotubes (SCNTs) obtained by a post treatment approach are used as conductive additive for LiFePO₄ (LFP) cathodes in Lithium ion batteries (LIBs). The SCNTs exhibit higher specific surface area, higher conductivity and better hydrophily as compared to the pristine CNTs because of S doping. Thus the SCNTs can be stably dispersed in water, forming an aqueous conductive slurry. The LFP cathode using the aqueous SCNTs slurry as conductive additive exhibits excellent electrochemical performances in terms of capacity (143 mA h g⁻¹ at 2 C), rate capability and cycling stability (99.6% of initial capacity after 200 cycles) due to the uniform dispersibility of SCNTs in the bulk of electrodes forming a continuous conductive network. The full cell configuration with graphite as anode, affords a high reversible capability (150 mA h g⁻¹ at 0.2 C), good cycling stability (capacity retention of 87.6% at 2 C), ultrahigh energy density of 163.7 W h kg⁻¹ and power density of 296.8 W kg⁻¹. Our results provide an easy approach to prepare high performance LIB cathodes using water as solvent, thus leading to lower cost and more secure for the electrode production.     

Ag掺杂VO2(B)正极材料的合成及其电化学性能

以V₂O₅、C₁₂H₂₂O₁₁和AgNO₃为原料,采用水热法制备Ag掺杂VO₂（B）正极材料,通过XRD、FESEM、XPS、EDS、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）等表征手段,研究掺Ag对VO₂（B）的结构、形貌及电化学性能的变化规律。结果表明,当掺杂量为0.43%（atom）时,样品（Ag₁）首次放电比容量为340.5 mA·h·g^-1,较未掺杂样品（Ag₀）提高了80.5%。当掺杂量为1.28%（atom）时,样品（Ag₃）表现出最好的循环稳定性,首次放电容量为213.6 mA·h·g^-1,100次循环后,容量保持率为58.3%。