电化学性能

摘要： MXenes(M_(n+1)X_(n)T_(x))是一类二维无机化合物材料,它由几个原子层厚度的过渡金属氮化物、碳化物或碳氮化物构成.由于具有大的比表面积、快速充放电性能和小的体积变化等优点,MXenes受到越来越多研究人员的关注.研究者希望能够利用MXenes材料研发出具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料,从而提高电池的能量密度和寿命.然而MXenes材料制备过程中产生的层间堆积和坍塌限制了其进一步的发展.目前,研究人员通过将MXenes与其他材料复合制备出具有新结构的材料,不仅可以扩大层间距,改善材料结构,还有助于改进材料的电化学性能.本文介绍了MXenes与碳纳米材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物和硅等材料复合改性来提高材料电化学性能的研究策略,并探讨了MXenes和碱金属等材料复合实现稳定无枝晶的锂离子电池金属负极的方案.最后,阐述了MXenes应用在锂离子电池负极材料中面临的挑战,并作出了展望.

摘要： 本文基于迈克尔加成机理,以对苯醌和乙二胺为原材料合成了一种醌胺聚合物,采用红外波谱和扫描电镜分别对其结构和形貌进行了表征,并以1 M ZnSO4·7H2O为电解质,锌箔为对电极,研究了其作为正极材料在水系锌离子电池中的电化学性能.实验结果表明,其在0.02 A/g下的首圈充放电比容量分别达到159.6 mAh/g和53.7 mAh/g,50次循环后容量保持率为57％,库伦效率保持在90％以上,表现出良好的电化学性能.

摘要： 采用真空电弧熔炼和热处理制备了A_(5)B_(19)型储氢合金La_(0.4)Y_(0.6)Ni_(3.52)Mn_(0.18)Al_(0.1),研究了退火温度(1173~1373 K)对合金La_(0.4)Y_(0.6)Ni_(3.52)Mn_(0.18)Al_(0.1)相结构和电化学性能的影响规律。结果表明,随退火温度增加,主相A5B19型(3R-Ce_(5)Co_(19)+2H-Pr_(5)Co_(19))相丰度逐渐增加至81%(质量分数),其中1273 K时3R-Ce_(5)Co_(19)型相丰度最高(57%,质量分数),进一步提高退火温度有利于合金形成2H-Pr_(5)Co_(19)型相。主相3R-Ce_(5)Co_(19)和2H-Pr_(5)Co_(19)型相的晶胞参数a、c及晶胞体积V随退火温度增加均呈逐渐增大趋势,但1373 K退火时其晶胞参数和体积均有所降低。电化学分析表明,随退火温度升高,合金电化学PCT曲线的放氢平台压有所增加;增加Ce_(5)Co_(19)型相丰度有利于改善合金电极的放电容量、倍率性能和循环稳定性;退火温度为1273 K时,合金的电化学性能最佳,其最大放电容量达到386.6 mA∙h/g;放电电流密度为900 mA/g时的高倍率性能ηHRD,900为76.7%,经循环100周后的容量保持率S_(100)=90.1%。氢原子在合金体相中的扩散是影响合金电极高倍率放电性能和动力学反应的控制步骤。

摘要： 超级电容器低温性能的好坏与其电极材料及电解液密切相关,通过电化学测试研究了以活性炭和石墨烯为电极材料,1mol·L^(-1)不同体积含量丙酸甲酯(MP)的SBP-BF_(4)/(PC+DMC+MP)体系为电解液的超级电容不同温度时的电化学性能,分析发现,MP有助于提升有机电解液的低温性能,MP溶剂体积分数为33%的活性炭超级电容可在-55°C正常工作,比电容为31.79F·g^(-1)。

摘要： 以纯化的酶解木质素为碳源,通N_(2)条件下高温炭化1、2和3 h制备了酶解木质素炭LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)。采用SEM、TEM和氮气吸附/脱附等温线对炭材料进行分析,结果表明:LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)的表面具有微孔、介孔和大孔结构,其比表面积分别为894.75、1376.74和776.47 m^(2)/g,孔容分别为0.41、0.70和0.40 cm^(3)/g。XRD和拉曼光谱分析表明,随着炭化时间的延长,酶解木质素炭的有序性逐渐增强。通过XPS分析表明酶解木质素炭主要含有C、O和少量N元素。采用三电极体系,对LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)的电化学性能进行测试,结果表明:LC_(2)的比电容最大,在0.2 A/g电流密度下的比电容为222.2 F/g,在高电流密度20 A/g时LC_(2)的比电容可达到149 F/g。进一步研究了LC_(2)在超级电容器中的实际应用,结果表明:组装的对称超级电容器的单电极比电容最大且电容保持率(70.2%)最高,在1 A/g电流密度下,LC_(2)超级电容器经5000次充放电循环测试,均表现出良好的倍率性能和电化学稳定性,且使用对称LC_(2)超级电容器组成的串联电池可直接点亮LED灯。

摘要： 2022年3月31日,记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉,该研究所先进储能材料与技术研究组在武建飞研究员的带领下,近期在高电压电解液体系开发应用方面取得关键性进展,相关研究成果近日发表于国际期刊《化学工程杂志》。据介绍,当前锂离子电池由于其出色的电化学性能已经广泛应用于电动汽车,正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一,使用高比能正极材料(如NCM811)以及提高电池工作电压(>4.2 V)是获得更高能量密度的最有效途径。然而,传统的碳酸酯基电解液无法适配高压电池体系,同时三元正极材料在高电压下发生各种副反应,最终导致体系劣化、容量衰减。

摘要： 以纳米二氧化钛(TiO_(2))为钛源、无水乙酸锂(CH_(3)COOLi)为锂源、二水合乙酸锌(Zn(CH_(3)COO)_(2)·2H_(2)O)为锌源,采用独特的微波烧结结合溶胶凝胶法在650°C、750°C和850°C条件下制备了钛酸锌锂(Li_(2)ZnTi_(3)O_(8),LZTO)负极材料LZTO-650、LZTO-750和LZTO-850。通过X射线衍射试验对样品结构进行分析,通过扫描电子显微镜对材料的形貌进行表征。在充满氩气的手套箱内组装CR2032纽扣电池并对其电化学性能进行测试。结果表明,LZTO-750在200 mA·g^(-1)电流密度下循环100次后的放电比容量达到277.9 mA·h·g^(-1),在不同电流密度下的倍率性能也有效地得到了改善。因此,采用独特的微波烧结结合溶胶凝胶的方法在750°C的烧结温度下制备的LZTO-750具有优异的倍率性能,为其在锂离子电池中的应用奠定了坚实的基础。

摘要： 本文以有机铁源为原料,采用喷雾-干燥法制备了Na_(2)FePO_(4)F/C复合正极材料,研究了反应温度和反应时间对复合材料的物相、晶体结构、形貌及电化学性能的影响。研究表明,在600°C下反应6 h合成的Na_(2)FePO_(4)F/C样品具有最佳的纯度和最优的结晶度,该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量高达95.5 mAh/g,循环150次后的容量保持率为78.3%,循环性能优异。同时利用EIS技术对目标产物进行研究,揭示其循环性能演变的内在根源。

摘要： 采用自水解预处理和纤维素酶水解双重温和活化的方法制备杨木基多孔碳,并将其用作超级电容器的电极材料,探讨了自水解预处理辅助纤维素酶水解对杨木基多孔碳电化学性能的影响。结果表明,单纯利用纤维素酶水解只能使杨木基多孔碳在纹孔内产生少量孔隙,限制了酶水解对其电化学性能的提高作用;采用自水解预处理辅助纤维素酶水解处理,当纤维素酶与杨木质量比为0.05∶1时,得到的杨木基多孔碳制备的电极材料在0.1 A/g电流密度下,质量比电容达149.70 F/g;在2 A/g的高电流密度下,循环5000次后的电容保持率仍高达94.0%。

摘要： 通过高能球磨碳酸镍、碱式碳酸钴的方法制备了NiCo_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)复合材料。系统研究了原料质量比、球磨参数以及退火温度等对材料的微观形貌、结构、组份以及反应活化能和电化学性能的影响。结果表明,在碳酸镍和碱式碳酸钴质量比为2∶8,球磨时间为48 h,退火温度为300°C条件下制得复合材料在电位范围0~0.45 V,电流密度1 A/g的充放电条件下,比电容达到200 F/g,并且表现出了良好的充-放电循环稳定性。

摘要： 采用扫描电镜、透射电镜和拉伸性能测试研究研究Zr添加对Al-Mn-Si-Zn合金显微组织、力学性能及电化学性能的影响.结果表明:添加0.2％Zr在合金中,使得合金在时效后比在模拟钎焊合金析出相更致密.可以提高合金的屈服强度,拉伸强度和伸长率.Zr合金化有效影响合金的腐蚀电位.将时效后的合金的腐蚀类型从点蚀变为晶间腐蚀.但通过模拟钎焊处理,腐蚀行为影响较小.

摘要： 生物质资源丰富,富含N、O、S、P等元素,以其为碳源所制生物碳具有原位杂原子掺杂的特点而备受关注.本研究以农林废弃物松果为碳源,磷酸为活化剂,采用新型的敞开预处理-高温烧结两步法制得蜂窝状多孔生物碳,并通过传统的物理熔融法负载硫,得到碳硫复合材料.电化学测试表明不同磷酸用量对材料的电化学性能影响较大,在一定区间内,随着磷酸用量的加大,材料电化学性能逐渐提升,但超过最佳用量时材料的电化学性能开始下降.充放电测试结果表明最优磷酸用量下制备的复合材料在0.1C倍率下放电比容量达到了1156m Ah g-1;在0.5C倍率下循环了300次仍能保持530mAh·g-1的高倍率性能,每次循环的容量衰减仅为0.102％,库仑效率基本接近100％,表现出了优异的电化学性能.

摘要： 在锂离子电池电极材料中,石墨碳材料因其安全性高、循环稳定性良好和较低的成本等优势而成为最主要的商用负极材料.然而石墨碳材料还存在比容量低和长循环性能差等缺点,因此仍需寻求电化学性能更加优良的新型碳材料.本研究以黑滑石为原料，采用酸处理的方法除去了黑滑石中的滑石成分，从而制备了一种新型碳材料，探究了不同温度的退火处理对于其成分、形貌和结构特点的影响以及其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明，退火处理可以去除其表面的氟化和氧化官能团，随着表面官能团的去除，样品形貌尺寸变小，结构上缺陷增多;经800°C退火后，其表面的氟化官能团基本上可以被完全去除，得到一种无定型的碳材料。作为锂离子电池负极材料，这种氟化碳电极材料在小倍率充放电下表现出比石墨高的比容量，但是倍率性能较差。这是由于表面大量的氟化官能团可提供更多的电化学活性位点，从而提高材料的比容量;但过多的基团会降低材料的导电性，导致倍率性能和循环性能较差。经800°C退火处理后，样品表面氟化官能团几乎完全被去除，导电性得到提高，电极表现出了良好的倍率性能和循环性能，优于商用的石墨负极材料。以上研究结果表明，该类碳材料是一种优良的锂离子电池负极材料。上述研究为该类天然矿物材料的应用提供了新的方向和思路。

摘要： 电子设备的普及对于能源的需求越发迫切,储能电池随着浪潮而蓬勃发展.隔膜是储能电池的关键部件,其提供离子传输通道以进行电化学反应,同时防止电池因正极和负极分离而发生短路.目前,传统锂离子电池(LIBs)以其高能量密度、高工作电压、自放电小、寿命长等优点在储能领域发挥重要的作用.然而LIBs组装条件严苛,尤其是含有剧毒、易燃的有机溶剂.在二次电池中引入水系电解液(Li2SO4/ZnSO4),以Zn和LiMn2O4作为负极和正极的水系二次电池完美地解决了这些问题.但水系二次电池存在锌枝晶和容量低等问题,影响其在储能电池中的应用.本文将地开石涂覆无纺布制备二次水系电池的隔膜，通过插层和膨胀将地开石由紧密堆叠结构转变为多孔结构，并研究讨论其含量对隔膜性能的影响。膨胀地开石涂覆隔膜优异的电化学性能有望拓宽黏土矿物的应用。

摘要： 针状焦具有石墨微晶排列整齐、取向性好、耐热冲击性强、电导率高，易石墨化等优点，是生产锂离子电池负极材料，以煤系针状焦为原料,加入一定比例硼酸,在惰性气氛中进行1000°C碳化,2800°C石墨化.通过对原料、直接石墨化、催化石墨化针状焦三种样品进行扫描电子显微镜法(SEM),X射线衍射光谱法(XRD)等表征,研究硼的催化石墨化作用对其形貌特征及石墨微晶结构的影响.结果表明,经硼催化石墨化的针状焦石墨化程度增加,晶体结构趋于完善.电化学性能测试表明,经硼催化后,首次充放电循环效率为92.9％,不可逆比容量降低到27.1m Ah/g,经过30次循环后,比容量维持在348.8m Ah/g左右,相较于未经加硼酸处理的石墨化产物,比容量有16％左右的提升.

摘要： 以石墨化针状焦为原料,采用机械球磨和化学气相沉积法(CVD)制得碳/Si/针状焦复合负极材料.结合XRD、SEM分析手段和电化学特征,研究发现:当石墨化针状焦复合20％的纳米Si后,其首次放电容量高达1110mAh/g,但25次循环后放电容量衰减为200mA h/g;采用CVD方法,在Si/针状焦复合材料的表面沉积厚度为6～8nm的碳后,其首次库伦效率为81％,25次循环后放电容量仍能稳定在860mA h/g,且循环效率接近99％.

摘要： 针状焦由于具有价格低廉、来源广泛、石墨化后电性能好等优点,已经在锂离子电池负极材料中得到了广泛的应用.为改善由针状焦合成的人造石墨在锂离子电池中与电解液的相容性,提高其循环寿命,以酚醛树脂为包覆剂对针状焦进行了包覆改性,再进过碳化、石墨化制备得到了包覆改性人造石墨负极材料.研究了其电化学性能,确定了最佳的包覆量.

摘要： 本实验通过使用凤眼莲生物质经过氯化锌熔盐碳化后制成电极,与商用的石墨粉进行对比,研究其ORR产过氧化氢和电芬顿降解内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)性能.通过BET测试可知经过熔盐碳化之后其比表面积是石墨粉的30.1倍.从高分辨N1s XPS分析结果可知,凤眼莲生物质碳材料拥有丰富的ORR反应活性位点吡啶氮和石墨氮.从电化学表征结果来看其拥有最强的离子传输效率以及最佳的ORR电催化活性.过氧化氢浓度反应30min后达到5.09mmol·L-1,是石墨粉的5.0倍.DMP反应10min的降解率达95.84％,反应动力学常数为0.318min-1.

摘要： 本实验通过使用凤眼莲生物质经过氯化锌熔盐碳化后制成电极,与商用的石墨粉进行对比,研究其ORR产过氧化氢和电芬顿降解内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)性能.通过BET测试可知经过熔盐碳化之后其比表面积是石墨粉的30.1倍.从高分辨N1s XPS分析结果可知,凤眼莲生物质碳材料拥有丰富的ORR反应活性位点吡啶氮和石墨氮.从电化学表征结果来看其拥有最强的离子传输效率以及最佳的ORR电催化活性.过氧化氢浓度反应30min后达到5.09mmol·L-1,是石墨粉的5.0倍.DMP反应10min的降解率达95.84％,反应动力学常数为0.318min-1.

摘要： 本实验通过使用凤眼莲生物质经过氯化锌熔盐碳化后制成电极,与商用的石墨粉进行对比,研究其ORR产过氧化氢和电芬顿降解内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)性能.通过BET测试可知经过熔盐碳化之后其比表面积是石墨粉的30.1倍.从高分辨N1s XPS分析结果可知,凤眼莲生物质碳材料拥有丰富的ORR反应活性位点吡啶氮和石墨氮.从电化学表征结果来看其拥有最强的离子传输效率以及最佳的ORR电催化活性.过氧化氢浓度反应30min后达到5.09mmol·L-1,是石墨粉的5.0倍.DMP反应10min的降解率达95.84％,反应动力学常数为0.318min-1.

摘要： 本发明提供了一种电化学性能测试装置，其包括：用于盛装介质的气氛池、用于放置样品的样品台、包括用于收容介质的针筒腔体、针头和活塞的针筒、参比电极、辅助电极以及连接导线。针头包括针头管壁和针头腔体。其结构简单、成本低廉并且能够有效降低缝隙腐蚀的发生几率。本发明还提供一种电化学性能测试方法，其操作简便。且在该方法中，针筒腔体内的介质从针头被推出与样品表面的待测部位接触以形成液滴，处于针头管壁和样品表面之间的缝隙处的液滴外层区由于直接接触空气而氧浓度较高，而与针头腔体连通的液滴中心区氧浓度较低，使得缝隙处的氧浓度远高于缝隙腐蚀发生所需的条件，从而抑制该缝隙处的缝隙腐蚀、实验结果更加可靠。

摘要： 本发明公开了一种电化学性能检测系统，包括工作站和液体传输部件；工作站包括电化学池，电化学池上设置有弹性元件、第一通孔和第二通孔；弹性元件的伸缩方向与第一通孔的开口方向一致；第一通孔上设置有密封圈；第二通孔通过液体输送管道与液体传输部件连接，使得液体能够从第二通孔流入和/或流出电化学池。本发明还公开了一种光电化学性能检测系统，其包括上述电化学性能检测系统和光源部件；光源部件包括光束传导元件；光束传导元件被设置为伸入电化学池，并使得其所传导的光束通过第一通孔照射在样品上。本发明所涉及的检测系统大大解放人力，使用自动化的手段取代人工，极大地避免了人工操作引起的失误，更加可靠和稳定。

摘要： 一种化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法，通过将含氧化石墨烯和可溶性镁盐混合溶解于水中形成处理液，然后加入镍钴锰酸锂粉末，利用镁离子与氧化石墨烯上官能团的结合，经一次分散操作实现在镍钴锰酸锂粉末的表面形成镁离子和化学还原氧化石墨烯的导电复合层。本发明反应条件温和，操作过程和工艺简单，复合层生成过程中无需添加有机溶剂、表面活性剂、还原剂和氧化剂，生产成本低。导电复合层的生成，可明显的提高镍钴锰酸锂的倍率充放电性能。

摘要： 本发明提供了一种具有优良电化学性能的非化学计量比磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤将锂源、钒源、磷源和碳源按照摩尔比为(3‑3x):(2+x):1:(0.5‑2.0)充分混合，其中x为0‑0.15，优选x＝0.05‑0.10。混合物加入去离子水，加热搅拌混合均匀，不断调pH值到5‑10，水分蒸干形成蓝色凝胶，真空干燥；产物研磨后，置于马弗炉中预处理；产物研磨后，置于充满惰性气体的管式炉中高温煅烧，即得非化学计量比磷酸盐正极材料。该方法通过调节正极材料中的锂离钒磷的量实现优化电极材料电化学性能的目的，方法简单、工艺可控、不需引入杂质离子，获得的正极材料具有良好的电化学性能、倍率性能佳、安全可靠，能有效满足动力型电池的需要。

摘要： 一种化学法合成的聚苯胺电化学性能测试方法：当采用化学法合成聚苯胺时，在聚合反应发生前加入碳纸，并使碳纸充分湿润，然后加入引发剂，如过硫酸铵溶液，聚苯胺以碳纸为中心进行聚合反应，并均匀吸附在碳纸表面。在聚合反应任一时间，取出碳纸，以此碳纸为电极，即可测试该聚苯胺的电化学性能。本发明采用碳纸为载体，进行聚苯胺电化学性能的测试，有效解决了聚苯胺电化学测试中的灵敏度、准确性及稳定性问题。此方法简单易行、无污染、成本低，对于高聚物电化学性能的测试具有重要的借鉴意义和普适性。

摘要： 本发明提供了一种电化学性能测试装置，其包括：用于盛装介质的气氛池、用于放置样品的样品台、包括用于收容介质的针筒腔体、针头和活塞的针筒、参比电极、辅助电极以及连接导线。针头包括针头管壁和针头腔体。其结构简单、成本低廉并且能够有效降低缝隙腐蚀的发生几率。本发明还提供一种电化学性能测试方法，其操作简便。且在该方法中，针筒腔体内的介质从针头被推出与样品表面的待测部位接触以形成液滴，处于针头管壁和样品表面之间的缝隙处的液滴外层区由于直接接触空气而氧浓度较高，而与针头腔体连通的液滴中心区氧浓度较低，使得缝隙处的氧浓度远高于缝隙腐蚀发生所需的条件，从而抑制该缝隙处的缝隙腐蚀、实验结果更加可靠。

摘要： 本发明公开了一种电化学性能检测系统，包括工作站和液体传输部件；工作站包括电化学池，电化学池上设置有弹性元件、第一通孔和第二通孔；弹性元件的伸缩方向与第一通孔的开口方向一致；第一通孔上设置有密封圈；第二通孔通过液体输送管道与液体传输部件连接，使得液体能够从第二通孔流入和/或流出电化学池。本发明还公开了一种光电化学性能检测系统，其包括上述电化学性能检测系统和光源部件；光源部件包括光束传导元件；光束传导元件被设置为伸入电化学池，并使得其所传导的光束通过第一通孔照射在样品上。本发明所涉及的检测系统大大解放人力，使用自动化的手段取代人工，极大地避免了人工操作引起的失误，更加可靠和稳定。

摘要： 本发明适用于电化学技术领域，提供了一种提升复合碳材料电化学性能的方法及电化学装置，该方法包括以下步骤：将复合碳材料涂敷于集流体上，得到电极片；所述复合碳材料包括氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭；将电极片置于磁场强度为0.05～0.25T的磁场中。本发明通过合理调整复合碳材料中各组分的比例，可以使得复合碳材料具有较大的比表面积和较大的比容量；另外，本发明通过对复合碳材料进行外加磁场处理，使得离子和电子在洛伦兹力作用下，由无序变成有序状态，同时运动轨迹发生改变，为此可提供更多的活性位点，从而可以在提高复合碳材料的比电容的同时，又能保持其良好的倍率性能和循环性能。

摘要： 一种化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法，通过将含氧化石墨烯和可溶性镁盐混合溶解于水中形成处理液，然后加入镍钴锰酸锂粉末，利用镁离子与氧化石墨烯上官能团的结合，经一次分散操作实现在镍钴锰酸锂粉末的表面形成镁离子和化学还原氧化石墨烯的导电复合层。本发明反应条件温和，操作过程和工艺简单，复合层生成过程中无需添加有机溶剂、表面活性剂、还原剂和氧化剂，生产成本低。导电复合层的生成，可明显的提高镍钴锰酸锂的倍率充放电性能。

摘要： 本发明提供了一种具有优良电化学性能的非化学计量比磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤将锂源、钒源、磷源和碳源按照摩尔比为(3-3x):(2+x):1:(0.5-2.0)充分混合，其中x为0-0.15，优选x＝0.05-0.10。混合物加入去离子水，加热搅拌混合均匀，不断调pH值到5-10，水分蒸干形成蓝色凝胶，真空干燥；产物研磨后，置于马弗炉中预处理；产物研磨后，置于充满惰性气体的管式炉中高温煅烧，即得非化学计量比磷酸盐正极材料。该方法通过调节正极材料中的锂离钒磷的量实现优化电极材料电化学性能的目的，方法简单、工艺可控、不需引入杂质离子，获得的正极材料具有良好的电化学性能、倍率性能佳、安全可靠，能有效满足动力型电池的需要。