聚丙烯腈基碳毡电极改性处理及电化学性能研究

研究了1100、1600和2000℃下制备的聚丙烯腈基碳毡电极,结果表明2000℃下制备的碳毡电极在未改性处理前,电化学性能要优于1100、1600℃下制备的碳毡电极;对碳毡通过硫酸、硝酸、盐酸、热处理进行改性处理进行比较,结果显示:经过硝酸处理5h和450℃下热处理2h后,3种温度下制备的碳毡电极性能均得到明显提升,2000℃下制备碳毡电极改性效果最好,可用于钒液流电池作为电极。     

炭材料在全钒氧化还原液流电池中的电化学活性

炭材料在全钒氧化还原液流电池(钒电池)中主要用作电极。由于传统炭材料对钒电对氧化还原反应的电化学活性较差,因此,对以石墨毡为代表的炭材料电化学活性研究成为钒电池电极研究的重要组成部分。研究从石墨毡电极改性和炭材料作为催化剂应用两方面详述炭材料在钒电池中的电化学活性研究现状,先介绍含氧官能团和含氮官能团对钒电对氧化还原反应的电催化作用,回顾碳纳米管和石墨烯两类新型炭材料在钒电池中的应用。对炭材料电化学活性的今后研究工作进行展望,通过对炭材料性构关系的全面了解和对碳电极上的钒电对电化学反应过程动力学的深入研究,才能为炭材料在钒电池中的实际应用奠定扎实的理论和应用基础。     

液流电池用PAN碳毡材料的改性

液流电池是实现可再生能源大规模应用的新型绿色二次电池,其中电极材料的性能对于液流电池的实际应用具有重要意义。聚丙烯腈基(PAN)碳毡是液流电池的首选电极材料,为了进一步提高PAN碳毡电极材料的亲水性和电化学活性,近些年有关PAN碳毡的改性研究成为了热点。介绍了液流电池的工作原理及其电极材料,着重介绍了液流电池用改性PAN碳毡电极材料的研究现状,并展望了制备PAN碳毡电极材料的发展趋势。     

Ir修饰碳毡对VO2+/VO2+电对电催化性能的影响

用热分解法使Ir包覆到碳毡表面,经过50次循环充放电后Ir的附着良好.稳态极化和循环伏安实验结果表明,Ir修饰后的碳毡电极上V(Ⅳ)/V(V)的电荷转移极化电阻降低,Ir催化剂降低了V-O键打开和形成的活化能,从而降低了电池极化.以Ir修饰碳毡为电池正极、酸和热处理的碳毡为负极组成的全钒氧化还原液流电池,在20 mAcm-2充放电时的电压效率达87.5%.与用未经修饰的碳毡组成的电池相比,电压效率提高6.9%,内阻降低了25%.     

锂离子电池钒系电极材料的研究进展

锂离子电池电极材料对锂离子电池性能提升起着关键作用.钒的价态较多,构成的钒系电极材料具有层状、尖晶石型、反尖晶石型等多种结构.该系列材料通常具有较高的理论比容量,且合成方式多样,性价比高,因此钒系化合物在锂离子电池电极材料的应用上受到了广泛关注,但目前尚缺少对钒系电极材料的系统性总结.本文综述了以钒的氧化物、无锂型金属离子钒酸盐、含锂型钒酸盐及钒磷酸根聚阴离子材料为主要体系的锂离子电池钒系电极材料,并对各体系的结构及电化学性能进行了总结,针对合成锂离子电池钒系电极材料的主要方法(如固相合成法、溶胶-凝胶法、水热法、碳热还原法、液相沉淀法等)进行概述及分析,还对通过纳米化、特殊形貌控制、复合改性等其他改性方式优化的钒系电极材料的性能进行了介绍,最后对钒系锂离子电池电极材料的研究方向和发展前景进行展望,希望对促进该类材料的研究与产业化应用能有所助益.     

多孔碳添加量对溶胶凝胶-碳热还原法制备磷酸钒锂正极材料的电化学影响

本工作采用一种具有良好导电性能的多孔结构碳材料与磷酸钒锂通过溶胶凝胶-碳热还原法进行复合,研制出一种锂离子电池正极的新型复合材料。新型电极在0.5C倍率下初始比容量为111.0 m A·h·g~(-1),150圈循环容量保持率为99.2%。在10C倍率循环下复合正极仍有79.8m A·h·g~(-1)比容量和71.9%容量保持率,展示出良好的快充/放性能。复合材料的制备工艺简单,其电化学性能优异和较高含量的磷酸钒锂(LVP)含量符合锂离子电池正极材料的产业实用化的要求,该材料的研发为快充电池工业化提供了一种具有实际意义的材料。     

MH/Ni电池负极材料储氢合金表面修饰及性能研究

探索了一种储氢合金表面修饰的新方法,应用HF和CuSO4混合溶液对MH/Ni电池负极AB5型储氢合金进行表面处理.研究了HF含量对合金表面修饰的影响,考察了修饰后合金电极的电化学性能,应用交流阻抗分析了表面处理对合金性能影响的作用机理.结果表明,表面修饰使合金表面活性增加,导电性增强,使合金电极具有更好的活化速度和高倍率放电能力.另外,表面修饰还抑制了合金的粉化、氧化,改善了合金电极的循环性能.因此,表面修饰合金作为MH/Ni电池负极材料可以更好的满足电动车用动力型电源的性能要求.     

全钒液流电池用碳纸电极掺氮改性的研究（英文）

采用在氨气氛下加热(NCP-600:600℃下处理,NCP-900:900℃下处理)对全钒液流电池碳纸电极进行掺氮改性处理。通过此改性处理,含氮官能团成功地引入到碳纸表面。掺氮处理改善了碳纸表面的亲水性,NCP-900的接触角相比于空白碳纸由120.5°降到99.7°,且对表面形貌没有明显影响,不会影响其机械性能。同时,掺氮处理能明显地增强碳纸的电化学活性,循环伏安测试中,NCP-900的V(IV)/V(V)电对氧化峰为92.1 mA,远高于空白碳纸(68.9 mA)。由NCP-900和空白碳纸组装成电池考察了其充放电性能,在20 m A/cm2下进行充放电,由NCP-900组装的电池其能量效率为83.73%,较空白电池高2.59%。掺氮改性处理提高碳纸的电化学性能主要是由于钒电对活性位点的增加和亲水性能的增强。     

钒液流电池用石墨毡电极的电化学修饰

研究了钒液流电池用石墨毡电极的电化学处理,结果发现,电化学处理能提高电极活性,30mA·cm-2电流密度下,电压效率可达90．96％,电流效率达92％．XPS分析表明,电化学处理后,石墨毡表面的O／C比例由0．085增加至0．15,且主要增加的是COOH官能团,与FT-IR分析结果一致．SEM表明碳纤维表面被刻蚀,BET测试结果表明比表面积有所增加．电极活性的提高归因于碳纤维表面COOH官能团数目的增加及比表面积的增大．     

全钒液流电池用碳纸电极掺氮改性的研究

采用在氨气氛下加热(NCP-600: 600℃下处理, NCP-900: 900℃下处理)对全钒液流电池碳纸电极进行掺氮改性处理。通过此改性处理, 含氮官能团成功地引入到碳纸表面。掺氮处理改善了碳纸表面的亲水性, NCP-900的接触角相比于空白碳纸由120.5°降到99.7°, 且对表面形貌没有明显影响, 不会影响其机械性能。同时, 掺氮处理能明显地增强碳纸的电化学活性, 循环伏安测试中, NCP-900的V(IV)/V(V)电对氧化峰为92.1 mA, 远高于空白碳纸(68.9 mA)。由NCP-900和空白碳纸组装成电池考察了其充放电性能, 在20 mA/cm²下进行充放电, 由NCP-900组装的电池其能量效率为83.73%, 较空白电池高2.59%。掺氮改性处理提高碳纸的电化学性能主要是由于钒电对活性位点的增加和亲水性能的增强。     

以碳毡为电极的新全钒氧化还原流动电池

一种全钒氧化还原流动系统的结构和性能被描述。这种电池用硫酸氧钒溶于硫酸溶液中作为电解液,碳毡作电极材料,并用一种离子选择薄膜作为隔离层。工作参数,存贮寿命以及与其它电池系统特性的比较作了介绍。1kwh、15kwh或50kwh容量的电池生产成本被推算,这种电池在大电站的装置和机动车辆中的实际应用也被讨论。     

中间相炭微球热处理用作锂离子电池负极材料

介绍了热处理工艺对中间相炭微球(MCMB)微观结构的影响及其热处理后用作锂离子电池的电化学性能.指出MCMB经2500 ℃以上高温处理虽然具有良好的充放性能,但是其理论充放电仅为372mAh/g,而MCMB经500～1500 ℃热处理后虽然具有高达1190mAh/g的首次充电容量,但是循环性能极差.而在过渡金属化合物存在下MCMB经低于1000 ℃低温修饰处理可获得充放容量高于500mAh/g、循环性能良好的锂离子电池负极材料,为轻量化、高容量锂离子电池负极材料的开发提供了新的发展方向.     

锂离子电池碳负极材料结构与性能的关系

论述了目前锂离子电池碳负极材料的研究概况,并且对碳材料的结构特点进行分类;阐述了影响锂离子碳负极 材料结构因素。同时简述了碳材料表面修饰２对碳负极嵌锂性能的影响,评价了各种表面修饰方法的优缺点。     

钾离子电池中碳负极材料的研究进展

有机系钾离子电池因其能量密度高、钾储量丰富、成本低等优势而成为当前储能器件领域一个新的研究热点。钾离子可以在商品化石墨负极材料中嵌入与脱出,这对于钾离子电池未来的产业化发展具有重要意义。但目前石墨负极存在体积膨胀率较大、容量衰减快、倍率性能低等问题。研究者们尝试使用石墨以外的其它负极材料来提高钾离子电池的电化学性能,如其它种类碳质材料、金属氧化物、过渡金属化合物等。其中碳质材料因制备方法简单、成本低廉、安全环保等优点而成为主要研究对象。本文总结了钾离子电池碳负极材料的最新研究进展,并对一些表现出优异电化学性能的碳负极材料的制备方法及电化学机理做出扼要重述;在此基础上,对钾离子电池的下一步研究进行展望与总结。     

碳气凝胶在电化学领域中的应用研究进展

碳气凝胶是一种新型的非晶态纳米材料,具有比表面积高(600~1 100m2/g)、孔隙率高(80%~98%)和物理化学性能稳定等优点,特别适合作为催化剂及其载体。并且碳气凝胶具有极低的热导率和良好的导电性能,这使得碳气凝胶在耐高温材料和电化学领域中表现出极大的应用前景。近年来,碳气凝胶作为电化学能源材料得到了蓬勃的发展。本文针对现状主要介绍了碳气凝胶的制备工艺,并全面综述了碳气凝胶在燃料电池、锂离子电池和电化学超级电容器等电化学领域中的主要应用研究进展。     

金属有机骨架材料在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池因其具有高的理论能量密度,近年来成为高性能二次电池领域的研究热点。为了有效提升锂硫电池的电化学性能,具有孔径分布可控、孔隙率高以及易于功能化等诸多优点的金属有机骨架(MOFs)材料被广泛探索研究。通过对MOFs材料进行修饰改性,制备的多种MOF复合材料、MOF衍生材料表现出了更优的电化学性能,有效提升了电极反应动力学、改善了电池循环性能。针对当前锂硫电池研究中的关键问题,对各类MOFs材料、MOF复合材料和MOF衍生材料在锂硫电池正极中应用的研究进展进行了综述,并对未来MOF基材料在锂硫电池正极中应用的发展趋势作出了展望。     

SnO2修饰石墨毡电极的制备及其性能表征

采用H₂O₂对石墨毡（GF）进行预处理,然后在其表面电沉积Sn,最后在120℃烘箱氧化24 h制备出SnO₂修饰的石墨毡电极。通过扫描电镜（SEM）对SnO₂修饰前后的石墨毡表面形貌进行表征,采用循环伏安法研究了SnO₂修饰后石墨毡电极的电化学性能。结果表明：SnO₂能够均匀地包覆在石墨毡表面;SnO₂修饰石墨毡后V⁴⁺/V⁵⁺电对的氧化峰的峰电流由0.0538 A增加到0.0708 A,与未处理石墨毡相比增加了31.5%,反应峰出峰持续时间提高,说明SnO₂对V⁴⁺/V⁵⁺电对电极过程具有一定的催化作用。析氧电位由1.382 V增加到了1.517 V,使电极在VOSO₄溶液中的电化学窗口变宽。     

氧化钒作锂离子电池正极材料的研究进展

V_2O_5具有独特的层状结构,适合于锂离子的存储,与传统的锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料相比,具有高的理论比容量、功率密度以及价格低廉、原材料丰富等优势,在作为锂离子电池正极材料方面备受关注。但V_2O_5低的固有电导率及锂离子扩散系数,导致其容量保持率低和倍率性能差;此外,充放电过程中反复的相变会引起结构的不稳定,而且氧化钒会部分溶于电解液,因此表现出差的循环性能。正是由于这些制约因素的存在,对V_2O_5的固有缺陷进行改性研究以提高氧化钒正极材料的电化学性能成为重要的研究热点。将氧化钒进行纳米化以增大比表面积和缩短离子扩散距离,同时通过复合、掺杂改性等方法提高材料的导电性和循环稳定性,从而使V_2O_5正极材料表现出优异的电化学性能成为可能。文章从氧化钒电极材料纳米化,在纳米化的基础上复合导电材料,调节工作电压窗口,掺杂金属离子这四类方法阐述对氧化钒电化学性能的改善,以及各种方法对电极电化学性能的影响。     

一步水热法制备超长VO_2(B)纳米带及其电化学性能（英文）

采用简易的一步水热法制备了超长的VO2(B)纳米带。对纳米带的结构、形貌、最优合成条件及电化学性能进行了研究。结果发现:制得的VO2(B)纳米带长度约为几十微米,宽度为~200 nm;且最优合成条件为在钒源与还原剂摩尔比为2:1的条件下,200℃水热反应24 h。当该VO2(B)纳米带被作为锂离子电池的阳极材料时,显示出了优异的电化学性能,尤其是循环稳定性,循环500周后的电容量损失率仅为10.41%,极大的解决了钒类纳米材料作为锂离子电池阳极材料时稳定性差的问题,提高了其成为锂离子电池阳极材料的可能性。     

碳材料在色素电化学传感中的研究进展

偶氮类色素因其着色力强、价格低廉等优点而作为食品添加剂并被广泛应用于食品行业之中.《中华人民共和国食品添加剂卫生使用标准(GB 2760)》明确指出各类食品中的色素严禁超范围和超剂量使用.电化学检测方法具有灵敏度高、检测速度快、操作简便的优点,因此构建性能优异的电化学传感器在偶氮类色素快速检测应用中具有重要意义.其中,基于碳纳米材料修饰的电化学传感器在色素检测中具有重要影响.本文从功能化石墨烯、金属有机框架、多孔碳等碳基纳米材料出发,总结了近年来碳基修饰的电化学传感器在偶氮类色素检测中应用的研究进展,分析对比了各种碳材料的结构性能、制备方法及应用,并对功能碳纳米材料及电化学传感器的发展进行了展望,为高灵敏的新型偶氮类色素电化学传感器的开发提供研究基础.