浅析纳米材料在电池中的应用

纳米材料的小孔径效应和表面效应与化学电源中的活性材料非常相关,作为电极的活性材料纳米化后,表面增大,电流密度会降低,极化减小,导致电容量增大,从而具有更良好的电化学活性.特别是最富特征的一维纳米材料纳米碳管在作为新型贮锂材料、电化学贮能材料和高性能复合材料等方面的研究已取得了重大突破,因而开辟了全新的科学研究领域.     

一维纳米材料在锂离子电池中的研究进展

主要评述了近年来纳米棒、纳米管、纳米带、纳米纤维等一维纳米材料在锂离子电池正负极、隔膜及全固态电池固态电解质中的应用。一维纳米材料的比表面积大、孔隙率高,能为锂离子提供更短的嵌入脱出路径,还能有效缓解电池工作时产生的体积效应,从而大大提高锂离子电池的性能。介绍了不同方法制备的一维纳米材料在锂离子电池中对电化学性能的优化及提升,并重点介绍了具有产业化前景的静电纺丝法制备用于锂离子电池的一维材料近年的发展;展示了一维纳米材料在锂离子电池中的研究进展,并展望了其发展方向。     

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。     

阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列作为锂离子电池负极的研究进展

阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列在光催化、光伏器件及半导体等研究领域中的应用研究较为广泛,而在锂离子电池中作为负极材料的文献报道则比较少。实际上,三维有序TiO2纳米管阵列作为锂离子电池的负极活性材料时,具有比表面积大,锂离子扩散距离短,无需额外的粘结剂和导电剂等诸多优点,故已成为近几年来的国际研究热点之一。本文首次综述了阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列作为锂离子电池负极活性材料的最新研究进展。     

碳纳米材料构建高性能锂离子和锂硫电池研究进展EI北大核心CSCD

碳作为单一元素可形成像零维碳纳米球、一维碳纳米管、二维石墨烯等多种碳纳米结构,它们在锂离子和锂硫电池中的表现也有所不同。需要阐明的是,碳纳米管和石墨烯由于具有以下缺点不适合直接作为锂离子或锂硫电池电极材料:(1)第一次不可逆容量大,首次充放电效率低;(2)在充放电曲线中电压滞后现象严重;(3)缺少稳定的电压平台;(4)容量衰减快。科学家们一直在为获得具有更高能量密度和更广阔应用前景的锂离子电池和锂硫电池而努力,由于可充电电池的性能主要取决于阴极和阳极的性能,因此,设计先进的电极材料以及制备具有特定成分和结构的电极成为近年来的研究热点。本文综述了碳纳米材料在构建高性能锂离子、锂硫电池电极材料和特定电极方面的作用。首先,从促进电子和离子传输、固定多硫化物位置以及缓冲体积膨胀三个方面讨论了碳纳米材料在修饰电活性材料的作用;其次,从作为导电添加剂、电流集流体和导电中间层三个方面讨论了碳纳米材料在最优化非活性组分的作用;然后,从作为非导电基体上的导电相、柔性电流集流体和自支撑复合电极三个方面讨论了碳纳米材料在柔性电池设计的作用。最后,本文对碳纳米材料的未来发展趋势作了概述,兼具多种功能的碳纳米材料被认为是今后的研究重点。     

氧化物一维纳米材料及其在锂离子电池中的应用

介绍了一系列钛氧化物一维纳米材料，包括钛酸纳米管／纳米线、锐钛矿TiO2纳米管以及尖晶石钛酸锂纳米管／纳米线的制备及其特殊的电化学储锂性能，阐明了一维纳米材料在高性能锂离子电池和复合电池中的应用前景。     

多孔硅制备及在太阳能电池中的应用研究进展

多孔硅是通过对单晶硅片进行电化学腐蚀或适当的化学腐蚀而形成的一种纳米结构半导体材料。多孔硅纳米材料因其巨大的表面积、可调谐的光学性质和良好的相容性，被广泛应用于电子器件、生物传感、化学传感、药物传递、生物芯片等诸多领域。当前研究的挑战主要在于开发更简单高效的多孔硅纳米材料合成方法以及提高其在实际应用中的表现。综述了多孔硅纳米材料的制备方法及其光致发光在太阳能电池领域中的应用。     

纳米SnO_2作为锂离子电池负极材料的研究进展

作为高比容量的锂离子电池负极材料,纳米SnO_2材料主要集中在形貌结构与电化学性能内在关系的研究。概述了低维度的SnO_2纳米线、纳米棒及高维度的多孔核-壳微球、多层中空纳米花等结构形貌的生长机理、合成方法及电化学性能,并对纳米SnO_2负极材料在锂离子电池的应用进行展望。     

非酶纳米电化学传感器用于有机磷农药残留物 检测综述

近年来,非酶纳米电化学传感器检测有机磷农药的研究受到广泛关注。非酶纳米电化学传感器具有检测成本低、操作方便、灵敏度高、响应快速等优点。碳纳米材料、纳米金属颗粒、纳米金属氧化物和纳米导电聚合物及其复合材料的出现,大大提高了有机磷农药电化学传感器的性能。随着纳米技术的出现,在合成纳米材料用于分析物特异性检测方面取得了进展,这些材料可用于构建高特异性、强选择性和经济有效的电化学传感器,以取代其他分析技术。鉴于各类纳米材料新结构的重要性,对非酶纳米电化学传感器领域的最新研究进展进行综述,并重点介绍纳米复合材料在有机磷农药检测中的应用。     

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。     

纳米结构的氧化钒作锂离子电池阴极材料的研究进展

V2O5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、磷酸铁锂等阴极材料相比,表现出高的理论比容量和功率密度,作为锂离子电池阴极材料备受青睐。但它自身的结构不稳定、电导率低,导致实际比容量远低于理论值,且循环稳定性不能长期维持。正是由于这些制约因素,V2O5作锂离子电池阴极材料还有很大的研究价值。而利用各种制备方法将V2O5制备成具有各种纳米结构的材料,如一维的纳米线、纳米管等,二维的纳米片,三维的纳米空心球、纳米花等,改善材料固有的形貌结构,增大比表面积,增强锂离子在电极材料中的嵌入/脱出性能,提高储锂能力和比容量,同时通过掺杂改性等方法增强材料的导电性和循环稳定性,使V2O5作为锂离子电池阴极材料表现出优异的电化学性能成为可能。介绍了V2O5的晶体结构及其作为电极材料的纳米结构,以及不同的纳米结构对电极材料电化学性能的影响。     

炭气凝胶在电化学能源材料中的应用研究进展

炭气凝胶是一种新型、轻质、多孔的非晶态纳米材料,具有在纳米尺度可控和剪裁的连续三维网络结构.简单介绍了炭气凝胶的制备工艺,详细综述了炭气凝胶在电化学超级电容器、燃料电池和锂离子电池等电化学能量储存与转换系统中的主要应用研究进展.     

一维锗酸盐纳米材料的合成及应用

一维锗酸盐纳米材料具有良好的光催化、传感、电学及光学特性,在纳米光催化、纳米光学、纳米电学及传感领域具有很好的应用潜力。本文综述了一维锗酸盐纳米材料的合成、性能及应用的研究现状与最新进展情况,重点讨论了利用热蒸发、水热法、化学气相沉积等方法合成锗酸盐纳米线、纳米棒与纳米带以及一维锗酸盐纳米材料在磁性器件、电化学传感器、光催化及锂离子电池方面的应用进展情况,同时指出了一维锗酸盐纳米材料的发展方向。     

锂离子电池用纳米碳材料研究进展

锂离子电池作为最有前景的储能器件之一,已经在便携式电子设备上广泛应用。然而使用传统电极材料,电池的能量密度和功率密度不够高、耐久性差、成本高,限制了其在电动汽车等方面的大规模应用。纳米碳材料的发展为设计适合锂离子电池的新型储能材料提供了机会。纳米碳材料作为一种新型碳材料具有许多独特的性能,包括独特的形貌结构、高比表面积、低扩散距离、高电导率和离子导电性能、可控的合成和掺杂等优点。因此,纳米碳材料在高可逆容量、高功率密度、长循环稳定性和高安全性锂离子电池中具有较大的应用前景。然而,纳米碳材料普遍存在首次库仑效率低、电压滞后等缺点,且纳米碳材料的电化学性能取决于碳材料的形貌和微观结构。解决这一问题最常用的方法主要有:(1)通过对纳米碳材料的形貌和微结构调控来改善其电化学性能;(2)通过异质原子掺杂改善纳米碳材料的电化学性能;(3)将纳米碳与其他储锂材料复合形成复合电极材料。本文主要综述了富勒烯、石墨烯、碳纳米管和多孔碳等四种具有代表性的纳米碳材料在锂离子电池中的最新研究进展,系统归纳了纳米结构和形貌对电化学性能的影响,讨论了纳米碳的合成、电化学储锂性能和电极反应机理。本文还对纳米碳材料未来...     

黑磷在离子电池中的应用研究进展

新型纳米材料黑磷呈二维折叠层状结构,具有独特的光电特性,其理论容量大、载流子迁移率高、氧化还原电位低、带隙可调,在电化学储能、光催化制氢、癌症靶向治疗等领域应用前景广阔。尤其是在电化学储能领域,因其高达2 596 mAh/g的理论比容量,已被作为锂离子电池与钠离子电池的负极材料得到了广泛的应用,是可充电电池理想的负极材料之一。综述了黑磷在离子电池领域的应用,旨在为后续黑磷的结构设计奠定基础,为储能领域蓬勃发展铺平道路。     

石墨烯纳米复合材料在电子转移及光电转换中的应用研究

石墨烯及其衍生物作为二维碳纳米材料可以有效地结合金属、半导体纳米粒子,同时,石墨烯及其衍生物与有机功能分子之间也可以通过共价或以π-π、静电等非共价形式发生相互作用。简述了石墨烯纳米复合材料的基本结构、制备策略、电子储存与转移以及能量传递特性,讨论了石墨烯纳米复合材料在光、电催化、电化学太阳能电池等领域中的研究应用进展。     

锂离子电池纳米负极材料的研究和开发

锂离子电池近几年发展非常迅速，纳米材料和纳米技术也应用于锂离子电池中。本文综述纳米材料(主要包括纳米金属及纳米合金、纳米氧化物、碳纳米管、具有纳米孔结构的无定形碳材料和天然石墨等)在负极材料方面的最新研发情况。纳米材料的特有性能使其可逆容量高于目前商品化的负极材料，但纳米合金负极材料的产业化还有待于进一步的研究。特别是循环稳定性；碳纳米管的制备和纯化成本过高，不宜产业化，同时理论方面有待于进一步研究，以提高其电化学性能；具有纳米孔的无定形碳材料制备温度低，容量也较高，但是对于产业化而言，循环性能和电压滞后现象有待于进一步的改进；具有纳米孔的天然石墨负极材料不仅容量高、制备比较简单、成本低，而且具有良好的循环性能，可望达到产业化要求。     

脉冲电沉积法制备纳米材料的研究进展

纳米材料具有特殊的磁性、光学、力学、电学、电化学催化等性能,而脉冲电沉积技术在制备纳米材料方面应用广泛且优点多.着重列举了脉冲电沉积技术在制备纳米晶材料、纳米复合材料、纳米析氢材料、纳米金属薄膜及纳米金属多层膜、纳米线材料等方面的应用,总结了纳米材料的一些特点,展望了脉冲电沉积技术制备纳米材料的前景.     

二氧化钛基纳米材料及其在清洁能源技术中的研究进展

二氧化钛纳米材料是当前纳米科技的研究热点,其在太阳能光催化分解水制氢、二氧化碳的光催化还原、染料敏化太阳能电池等清洁能源技术方面均显示了重大的应用前景.本文主要综述了近年来二氧化钛基纳米材料的研究趋势、存在的主要问题,以及这些材料在上述清洁能源利用中的最新进展.对备受关注的非金属掺杂、高能面暴露的二氧化钛、染料敏化太阳能电池阳极致密层等热点问题进行了评述和展望.     

纳米晶及非晶镁基贮氢合金薄膜的研究进展

镁基储氢材料是应用前景非常广阔的一类储氢材料,具有储氢量大、环境友好、成本低等优点,而镁基储氢薄膜材料是镁氢薄膜电池的重要基础。本文综述了纳米晶或非晶合金镁基贮氢合金薄膜的制备工艺、电极应用和电化学稳定性等几个方面的国内外研究概况。指出了镁基储氢合金薄膜材料研究目前存在的问题及研究趋势。