电极过程

摘要： 2020年12月中央经济工作会议提出“碳达峰”与“碳中和”目标,明确了加快调整优化产业结构与能源结构,对发展新能源电池技术提出了新要求。在电池服役过程中,电极过程反映了电化学系统中的工作机制与演化规律,随着高比能电池体系的开发应用以及单体电池体积的增大,电池电极过程的不均匀程度更加突出。然而,电池在空间与时间维度上存在多尺度、多层级、多过程、多步骤及多场耦合的复杂特点。本综述重点整理了不同活性离子体系电池的电极过程,包括液相传质、表面电子转移、固相扩散三个主要步骤,并以高比能电池、功率型电池、长寿命电池为例,分析了电位、过电位、扩散系数、不同尺度的几何参数等对各种电池设计目标的影响,讨论了不同尺度下电极过程的非均匀对电池性能衰减的影响机制。基于已开发的电极过程可视化方法与定量化分析技术,系统总结了锂离子电池与铝电池的典型电极过程,深入分析了这两类电池电极过程的差异,为基于理解电极过程设计材料体系与优化电池结构提供了重要支撑。通过建立电极过程与电池性能之间的关系,分析并展望了存在的科学问题与技术问题,为科学指导电池设计与制造提供基础。

摘要： 为了阐明铸铁表面耐腐蚀铝涂层的电化学沉积机理,在AlCl_(3)-[EMIM]Cl离子液体中,采用循环伏安法和计时电流法分别研究了铸铁表面铝电化学涂层沉积电极过程和形核生长机制。通过恒电流密度法电沉积制备铝涂层。利用交流阻抗、极化曲线和盐雾试验研究电流密度和沉积时间对沉积铝涂层铸铁耐蚀性能的影响。结果表明:铝在铸铁表面的析出过电位小,几乎为零;沉积受传质过程控制,形核符合三维瞬时成核机制;沉积铝涂层的铸铁自腐蚀电位较纯铸铁的负移、且腐蚀电流明显变小。沉积电流密度是影响铸铁耐腐蚀能力的决定性因素,电流密度增大,铸铁耐蚀性能提高,当电流密度达到30 mA/cm^(2)时,沉积铝涂层的铸铁腐蚀电流较铸铁基体降低了1个数量级。当沉积时间为20 min时,晶粒小且耐蚀性优良。

摘要： 通过电化学测试明确了交流电作用下X90钢腐蚀电位和实时电位波形的变化规律;建立了包含阳极电极过程和阴极电极过程的等效电路模型,并通过Multisim进行了求解,通过分析阳极和阴极电荷转移电阻(R_(a),R_(c))、双电层电容(Cdl)对交流腐蚀电位及阳极和阴极法拉第电流(I_(a),I_(c))、非法拉第电流(I_(dl))的影响,分析了电极过程动力学参数对交流腐蚀的影响。结果表明;随着交流电密度增加,X90钢腐蚀电位的负移程度先增大后减小,且于100 A/m2处达到最小值,实时电位波形与正弦交流干扰具有相同的频率和波形;随着R_(a)增大,通过阳极和阴极过程的法拉第电流均会逐渐减小;当阳极过程和阴极过程电荷转移电阻大小不同时,交流电通过腐蚀电极时会发生整流效应,使实时电位的波形中产生直流偏置,造成腐蚀电位发生偏移;相对于电荷转移电阻,双电层电容对交流电作用下腐蚀电极过程的影响更为明显。

摘要： 固态锂电池(SSLBs)由于其安全性和潜在的高能量密度优势,被认为是下一代动力电池的重要发展方向.然而,目前仍存在固态电解质离子电导率低,电极/电解质界面兼容性和稳定性差等瓶颈问题.为了提高SSLBs的性能,阐明循环过程中电极、固态电解质及其界面间的动态演化是至关重要的.在过去的几十年里,各种先进原位表征技术的出现,促进了对高性能锂电池内部工作机制的理解,推动了SSLBs进一步发展.本综述系统地介绍了近几年原子力显微镜、电子显微镜、X射线显微镜等成像表征技术和拉曼光谱、X-ray基技术、中子深度分析等成分分析技术的原位研究进展.重点分析了各类表征技术在SSLBs循环过程中形貌和组分的演化,包括正极材料的相变、形变,金属锂的沉积/溶解、锂枝晶生长,固态电解质结构演化和固体电解质中间相的形成,进一步加深了对固态锂电池的理解.

摘要： 电化学是研究电能和化学能之间相互转化的规律的科学,在能源、材料、环境、生命和健康领域都发挥着重要的作用.在纳米科学与技术迅猛发展的时代,电化学研究方法正在发生深刻的变革.一方面,以超微电极和扫描探针电化学为代表的技术,使得电极过程的空间分辨率由微纳尺度延伸至分子原子尺度;另一方面,以电化学原位谱学为代表的方法,使得反应机理在分子原子层面得到实证.近年来,这两类仪器方法融为一体,可以实时原位地测量微纳尺度的电化学、分子谱学、材料的结构、相变和形貌等信息,为阐释电极过程构效关系的物理-化学本质提供了强有力的工具,推动了电化学基础理论、仪器方法和应用技术的全面进步.

摘要： 关键词:石墨烯/溶液界面·水分子介电性质A.Montenegro,C.Dutta,M.Mammetkuliev,H.T.Shi,B.Y.Hou,D.Bhattacharyya,B.F.Zhao,S.B.Cronin,A.V.Benderskii,Asymmetric Response of Interfacial Water to Applied Electric Fields,Nature,2021,594(7861):62-65.University of Southern California的Prof.Benderskii及其合作者,采用振动和频光谱,发现单层石墨烯电极/重水界面OD拉伸特征信号在电极荷正、负电荷时呈现非对称响应特性,表明电极极性的变化会改变界面水分子的介电性质,影响电极过程。

摘要： 混合正极是指将两种及以上不同类或不同规格的正极材料混合制备的正极,其目的是降低电池成本、提高电极比容量和优化电极压实密度等.由于本征充放电平台及电导率的差异,各组分在混合正极的电极过程及衰减机制出现了新现象,这使得在设计和分析混合正极时产生新问题.本工作分别以单晶LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(523)或LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(622)与钴酸锂(LCO)材料进行50 wt.％:50 wt.％的混料,研究了两款混料(LCO+523、LCO+622)的颗粒分散状态及在3.0 V-4.35 V和3.0 V-4.45 V的电极过程,对比了混料和单一组分的电化学行为差异,综合恒流充放电曲线、循环伏安、微分电容技术以及交流阻抗技术等分析了电极的可能衰减机制.本工作的研究成果有助于混合正极的设计优化与实际应用.

摘要： 0前言近几年,我已经在多个技术交流会上提出了用量子电化学理论来研究和考察电极过程和电镀技术问题的设想和建议。量子电化学的概念最先是由J.O.M博[1,2]克里斯提出的。他和他的合作者一起于1979年出版了《量子电化学》一书,我国于1988年翻译出版了这本专著。但是,似乎没有在这个领域引起多少重视。这是我在自己构思“量子电化学”概念后从旧书网上查到的唯一一本量子电化学的专著,如获至宝。

摘要： 混合正极是指将两种及以上不同类或不同规格的正极材料混合制备的正极,其目的是降低电池成本、提高电极比容量和优化电极压实密度等。由于本征充放电平台及电导率的差异,各组分在混合正极的电极过程及衰减机制出现了新现象,这使得在设计和分析混合正极时产生新问题。本工作分别以单晶LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(523)或LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(622)与钴酸锂(LCO)材料进行50wt.%∶50wt.%的混料,研究了两款混料(LCO+523、LCO+622)的颗粒分散状态及在3.0V-4.35V和3.0V-4.45V的电极过程,对比了混料和单一组分的电化学行为差异,综合恒流充放电曲线、循环伏安、微分电容技术以及交流阻抗技术等分析了电极的可能衰减机制。本工作的研究成果有助于混合正极的设计优化与实际应用。

摘要： 以葡萄糖和溴化锌为反应物,以铂电极、 玻碳电极为工作电极,用循环伏安法测定了葡萄糖氧化的电极过程,研究了电极材料、 反应物浓度和扫描速度对氧化过程的影响.结果表明:铂电极比玻碳电极好;比较好的溶液组成是10％的葡萄糖和3％的溴化锌,电化学反应的电流比较大;ip与v1/2成正比关系,该氧化反应是由扩散控制的.这些结果对研究葡萄糖酸锌的制备具有一定的参考价值.

摘要： 微细电铸技术是金属微细零件制造、电子制品微线槽与互连孔金属化的主要实现技术.电沉积缺陷难控至今仍是制约它更高品质发展的瓶颈性难题之一.本项目主要针对为破解这一难题而特别开发的新工艺技术-真空微细电铸技术的基础核心理论问题展开研究.项目以深刻揭示真空环境下受限微沉积空间内电极过程液相传质机理为目标任务。首先研究观测了宏观尺度下电解液真空表面沸腾气泡的动力学与电沉积行为特性(如极化特性、沉积速度等)、流场特征与传质特性，分析了真空电铸制件的形貌特征、微观组织结构与机械性能，并探讨了它们之间的内在关联性。然后分别以微孔和微槽代表一维和三维微电沉积空间，重点研究上述微空间内真空沸腾电沉积时各自的气泡动力学与流场特征，构建了它们的表征物理模型与数学模型，评测真空微细电铸件的形貌特征与性能，并分析了微细电铸制件与实验现象、理论模型之间的关联性。

摘要： 电极过程动力学对电化学过程起着支配作用,研究成果广泛用于化学工业、能源领域、材料科学和环境保护等领域.电极过程主要由扩散传质、传荷过程以及表面吸附/脱附步骤构成.本文讲述了电活性物质从溶液主体到电极表面的传质过程包括对流、扩散和电迁移三种基本形式.电流-电势关系是表征电极反应动力学的基本途径,并在特定的电极条件下,可以推导得出Tafel半对数极化曲线公式和Butler-Volmer电极动力学公式.广义的表面转化过程包含了前置的表面转化步骤和后置的表面转化步骤.此外,利用流体力学计算能够反映电极表面流体流动对旋转圆盘电极过程的传质影响.通过对上述基本概念的总结与归纳,能够加深对电化学核心内容的把握,有利于研究开发新型应用电化学技术.

摘要： 通过循环伏安法和计时电位法,研究LiCl-KC1熔盐中Th4+在723～803 K内在Mo电极上的电极过程.结果表明,Th4+在Mo电极上的电极过程受离子扩散步骤控制,扩散系数D随温度T变化的经验公式为lnD=33.94-2.879×104/T,形式电位的经验公式为E0'vsCl-/Cl2=-3.45+7.5×10-4 T.

摘要： 采用循环伏安、低速线性扫描和交流阻抗技术，以石墨为电极，研究了硫酸介质中钛铁试剂电极过程的阻抗组成，结果表明，在0.25～0.5mol·L-1的钛铁试剂，2～3mol·L-1的硫酸电解液条件下，电极极化较小。采用交流阻抗技术研究了催化电极——石墨毡的改性处理对钛铁试剂电极过程的阻抗影响，结果表明，石墨毡电极的氧化处理可以增加电极的比表面积和含氧官能团的数量，从而提高电极催化性能，降低阻抗。应用优化电解液、改性石墨毡，10mAcm-2的电流密度下，钛铁试剂的单电极电压降仅为58～60mV。

摘要： 利用循环伏安法研究了LiTi2(PO4)3在5M LiNO3水溶液中的电极过程动力学。研究结果表明，LiTi2(PO4)3在5 M LiNO3水溶液中具有良好的电化学可逆性。循环伏安法计算出还原蜂和氧化峰处锂离子在LiTi2(PO4)3中的扩散系数分别为6.08×10-9和2.24×10-9m2s-1。

摘要： 采用XRD研究MH/Ni电池充放电和循环过程中的物理现象和物理机制。研究表明，充电过程不是由β-Ni(OH)2向β-NiOOH的相变来提供H+，而是由H离开β-Ni(OH)2的点阵位置提供H+。随着循环次数的增加，正、负极活性材料的结构和微结构发生明显变化，负极出现腐蚀产物A(OH)3和B相，改变了其电化学性能并消耗了电解液，是循环性能衰减的原因。添加剂CaF2和Lu2O3包裹部分β-Ni(OH)2，能抵偿因H离开点阵造成的应变，能抑制β-Ni(OH)2微晶细化、减缓总的层错几率降低;Ca2+、Lu3+在电场的作用下，使负极表血钝化，阻碍AB5合金的碱化，减缓A(OH)3和B相的形成，进而改善MH-Ni电池的循环性能。

摘要： 在近年来的光电研究中卟啉化合物常作为光电子给体被广泛应用，而电子受体常是一些具有很强的电子传递性质的材料(富勒烯，碳纳米管，石墨烯等)，通过组装，键合等方式将卟啉良好的光电子捕获能力应用在表面光生电子传输，光催化，光电传感，光电器件及其一些染料敏化电池方面。在仿生界面的光电转换研究中，将包含有自由(非金属化)和金属化的细菌叶绿素衍生物组装于导体、半导体以及绝缘体上，设计了一种新的考察光合成以及薄膜中发色基团相互作用的装置，在基底上通过共价键合并在自组装膜上实现了相同分子构造层的构建。基于卟啉优异的光电子捕获能力，在光诱导条件下，本文构建了SECM-UV-vis平台研究了一些纳米材料功能化的卟啉化合物与生物分子在模拟生物膜界面(固/液)上的光电转换行为和电子转移过程。

摘要： 在近年来的光电研究中卟啉化合物常作为光电子给体被广泛应用，而电子受体常是一些具有很强的电子传递性质的材料(富勒烯，碳纳米管，石墨烯等)，通过组装，键合等方式将卟啉良好的光电子捕获能力应用在表面光生电子传输，光催化，光电传感，光电器件及其一些染料敏化电池方面。在仿生界面的光电转换研究中，将包含有自由(非金属化)和金属化的细菌叶绿素衍生物组装于导体、半导体以及绝缘体上，设计了一种新的考察光合成以及薄膜中发色基团相互作用的装置，在基底上通过共价键合并在自组装膜上实现了相同分子构造层的构建。基于卟啉优异的光电子捕获能力，在光诱导条件下，本文构建了SECM-UV-vis平台研究了一些纳米材料功能化的卟啉化合物与生物分子在模拟生物膜界面(固/液)上的光电转换行为和电子转移过程。

摘要： 在近年来的光电研究中卟啉化合物常作为光电子给体被广泛应用，而电子受体常是一些具有很强的电子传递性质的材料(富勒烯，碳纳米管，石墨烯等)，通过组装，键合等方式将卟啉良好的光电子捕获能力应用在表面光生电子传输，光催化，光电传感，光电器件及其一些染料敏化电池方面。在仿生界面的光电转换研究中，将包含有自由(非金属化)和金属化的细菌叶绿素衍生物组装于导体、半导体以及绝缘体上，设计了一种新的考察光合成以及薄膜中发色基团相互作用的装置，在基底上通过共价键合并在自组装膜上实现了相同分子构造层的构建。基于卟啉优异的光电子捕获能力，在光诱导条件下，本文构建了SECM-UV-vis平台研究了一些纳米材料功能化的卟啉化合物与生物分子在模拟生物膜界面(固/液)上的光电转换行为和电子转移过程。

摘要： 在近年来的光电研究中卟啉化合物常作为光电子给体被广泛应用，而电子受体常是一些具有很强的电子传递性质的材料(富勒烯，碳纳米管，石墨烯等)，通过组装，键合等方式将卟啉良好的光电子捕获能力应用在表面光生电子传输，光催化，光电传感，光电器件及其一些染料敏化电池方面。在仿生界面的光电转换研究中，将包含有自由(非金属化)和金属化的细菌叶绿素衍生物组装于导体、半导体以及绝缘体上，设计了一种新的考察光合成以及薄膜中发色基团相互作用的装置，在基底上通过共价键合并在自组装膜上实现了相同分子构造层的构建。基于卟啉优异的光电子捕获能力，在光诱导条件下，本文构建了SECM-UV-vis平台研究了一些纳米材料功能化的卟啉化合物与生物分子在模拟生物膜界面(固/液)上的光电转换行为和电子转移过程。

摘要： 包含排液阀的电解装置，其特征在于：包括平衡容器（10）、第一容器（11）、第二容器（12）、第一排空管（110）、第二排空管（120）、第一排空阀（F1）、第二排空阀（F2）、第一电极（DJ1）、第二电极（DJ2）、排液阀。基于X光成像的电极分析系统，具有前述的具有进液阀的电解装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 包含排液阀的电解装置，其特征在于：包括平衡容器（10）、第一容器（11）、第二容器（12）、第一排空管（110）、第二排空管（120）、第一排空阀（F1）、第二排空阀（F2）、第一电极（DJ1）、第二电极（DJ2）、排液阀。基于X光成像的电极分析系统，具有前述的具有进液阀的电解装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 用于分析固液界面电极过程的全自动系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、摄像装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 基于图像处理的固液界面电极过程自动分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、制氢发电模块、摄像装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 固液界面电极过程分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、摄像装置；电解装置包括：平衡容器（10）、第一容器（11）、第二容器（12）、第一排空管（110）、第二排空管（120）、第一排空阀（F1）、第二排空阀（F2）、第一电极（DJ1）、第二电极（DJ2）。图形处理方法，其特征在于：如前述的固液界面电极过程分析系统的控制系统的控制模块中具有电解分析方法。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 基于图像处理的固液界面电极过程自动分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、制氢发电模块、摄像装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 用于分析固液界面电极过程的全自动系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、摄像装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 固液界面电极过程分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、摄像装置；电解装置包括：平衡容器（10）、第一容器（11）、第二容器（12）、第一排空管（110）、第二排空管（120）、第一排空阀（F1）、第二排空阀（F2）、第一电极（DJ1）、第二电极（DJ2）。图形处理方法，其特征在于：如前述的固液界面电极过程分析系统的控制系统的控制模块中具有电解分析方法。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 包含CUDA处理单元的电极过程分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、摄像装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

摘要： 本实用新型提供了一种活性混合物料粘结度检测装置，属于电力电池储能领域，具体涉及一种干法成膜制备电极过程中活性混合物料粘结度检测装置。所述的检测装置包括测量主体腔体、外部探头保护支架和电磁助推器；所述的测量主体腔体前端与所述的外部探头保护支架通过螺丝固定；所述的测量主体腔体的后端与电磁助推器通过螺纹配合连接。本实用新型提供的干法成膜制备电极过程中活性混合物料粘结度检测装置，易于操作，可以有效准确并且连续检测活性混合物料粘结度，精确判断坯料挤出时间，保证生产过程中成膜的一致性，均匀性以及生产过程中废物利用的高效性，有效解决干法成膜电极制备产业化的连续性问题。