LiF-BaF2-LiCl熔盐体系中Li+的电化学行为

运用三电极在电化学工作站AUTOLAB以循环伏安法、计时电流法和计时电位法研究了LiF-BaF₂-LiCl熔盐体系中1203 K温度下锂在钨（W）电极上的电化学还原过程及其控制步骤. 结果表明,Li⁺在W电极上的还原过程是一步得电子的准可逆反应,析出电位在-1.0 V附近. 阴极过程受离子的扩散步骤控制,计算得出扩散系数为4.5 × 10^-6 cm²•s^-1.     

LiCl—KCl熔盐中锂在铝电极上的电极过程

采用线性扫描伏安法和电位阶跃法，研究了锂离子在铝电极上的电极过程机理，结果表明锂离子在铝电极上沉积形成α－固熔体时，电极过程受锂原子向铝电极中的扩散速度控制，当形成β－锂铝合地，存在成核极化现象，成核过程为瞬间成核过程，初期电极过程受形成β－锂铝合金的速度控制，一定时间后受锂原子通过β－锂铝合金层的扩散速度控制，β－锂铝合金阳极有限限充电电压和极限电流。     

酸性溶液中硝基苯在WC电极上的电化学还原

以聚四氟乙烯为粘接剂制成碳化钨(WC)电极.采用循环伏安法、线性扫描法和恒电位阶跃法研究了硝基苯在酸性溶液中WC电极上的电化学行为.实验表明:WC电极对硝基苯的还原具有较好的活性,电极过程受扩散和电化学步骤混合控制;表观活化能为23.7kJ·mol 1,其中,电化学步骤的活化能10.91kJ·mol 1.     

Na_3AlF_6-AlF_3熔盐中Ti(Ⅳ)的阴极还原机理

应用循环伏安法和计时电位法研究了在990℃下Na3AlF6-AlF3熔盐中,TiO2钨丝电极上的阴极还原机理.实验表明,Ti(Ⅳ)电沉积过程分两步进行:即首先是Ti(Ⅳ)还原为Ti(Ⅱ),然后Ti(Ⅱ)再还原为金属钛,可表示为:Ti(Ⅳ)→Ti(Ⅱ)→Ti.     

CuF2/MoO3/C复合正极的电化学阻抗谱研究

采用球磨方法制备了CuF2/MoO3/C复合材料电极,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法表征与观察复合材料的结构与形貌,测试了电极的电化学性能.结果表明,球磨CuF2和MoO3晶粒的尺寸为200～300 nm.CuF2/MoO3/C复合电极10 mA.g-1电流密度首次放电容量为647 mAh.g-1,但随之复合材料循环寿命迅速衰减.循环伏安曲线首次放电,2.2 V左右出现了一个还原峰,第2、3周期该还原峰电位升至3.2 V左右.CuF2/MoO3/C复合电极的Nyquist图由高、中频区两个半圆串接和一条斜线组成.放电过程,高频区半圆相应于锂离子扩散多层SEI膜,还与电极材料与集流体的接触有关;中频区半圆与CuF2和MoO3及C的肖特基接触有关;低频区斜线反映扩散传递过程.CuF2/MoO3/C电极电荷传递阻力较大,这可能也是CuF2/MoO3/C电极容量较快衰减的原因.     

多孔电极电池的循环伏安法模拟

锂离子电池的全电池建模模拟对现代新能源领域的发展至关重要。伪二维（P2D）电化学模型是最常使用的全电池模拟模型,但一直被用于输入为电流,输出为电压的模拟中。本文基于P2D模型,通过对内电位、电极电位以及电池端电压的详细讨论,首次采用电压边界条件,利用COMSOL仿真软件完成了实验中常用的两电极体系和三电极体系的循环伏安法建模和模拟。并对比分析了两/三电极体系中扫描速率、颗粒半径、电极锂扩散速率以及最大嵌锂浓度这四个参数对循环伏安曲线形状的影响。结果表明,循环伏安测试时扫描速率越大,循环伏安曲线的峰值电流越大;固相锂扩散速率越大、电活性颗粒半径越小、最大嵌锂浓度越大,峰值电流越大。在相同的测试条件下,三电极体系比两电极体系的循环伏安图对称性更好,电流响应更大,并且颗粒半径、锂扩散速率及最大嵌锂浓度这三个参数对峰值电流的影响也更为明显。     

硝基苯在离子液体BMimBF4-H2O中的电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体BMimBF4-H2O 中硝基苯在微铂电极上的电还原特性. 实验表明, 在BMimBF4中, 随着硝基苯和水的浓度变化, 循环伏安曲线的峰电位和峰电流呈现复杂的变化规律; 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子8 电子3 步骤电化学过程, 第一步反应为准可逆单分子单电子转移步骤, 产生阴离子自由基, 第二步为2 电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合化学反应, 主要产物为氧化偶氮苯, 第三步是2 电子转移产生偶氮苯的过程.     

Pd/Mm(富铈稀土)薄膜电极在KOH溶液中的电化学行为

利用磁控溅射法制备了Pd/Mm(Mischmetal)混合稀土薄膜,采用X射线衍射、AFM及循环伏安和交流阻抗谱等电化学测试技术研究了Pd/Mm稀土薄膜的晶体结构、表面形貌及其在KOH溶液中的电化学行为.结果表明,Pd/Mm薄膜表面的Pd层由纳米级的孤岛状颗粒构成,颗粒大小为100～200 nm.循环伏安法研究表明,氢的电化学氧化和还原均通过表面Pd金属层进行.Pd/Mm稀土薄膜电极的交流阻抗图由两个容抗弧组成,低频区的容抗弧对应氢在电极中的固态扩散过程,而高频段的容抗弧对应氢在电极表面的电化学还原过程,其中氢在薄膜电极内部的扩散是速率控制步骤.     

锂离子电池负极复合材料Al-Co_3O_4的合成及其电化学性能(英文)

采用流变相反应与热处理相结合的方法合成了锂离子电池用Al-Co3O4负极复合材料;利用充放电循环试验测定了复合材料的电化学性能;利用X射线衍射仪、扫描电镜及粒度分布仪分析了复合材料的微结构,考察了Co3O4含量、热处理温度及循环电压范围对复合材料电化学性能的影响;同时探讨了Co3O4纳米微粒在复合材料充放电过程中的作用机理.结果表明,在Al-Co3O4复合材料中,铝基体表面被Co3O4纳米颗粒所包覆;不同组成的复合材料电极的充放电循环性能均优于纯铝电极.     

维生素K3电化学反应机理的红外光谱电化学研究

用循环信安法及现场红外光谱电化学法研究了维生素Ｋ３在铂电极上,弱碱性水溶液介质中的电化学反应机理。循环伏安法实验结果显示ＶＫ３的电反应为两步电子准可逆电极过程,现场光谱电化学实验结果则从基团特征吸收频率的变化表明了ＶＫ３的电化学还原和氧化经历了从萘醌到萘酚的互变过程。据此进一步证实了ＶＫ３由萘醌到酚的电化学反应机理。     

硝酸锂作添加剂对锂硫电池电化学性能的影响

采用充放电测试和交流阻抗测试研究了硝酸锂作电解液添加剂对锂硫电池电化学性能的影响. 采用电子扫描显微镜观察分析了添加剂对锂负极的影响, 探讨了硝酸锂的作用机理.  结果表明, 采用硝酸锂作为锂硫电池电解液的添加剂, 可以在锂负极表面形成具有钝化负极活性表面及保护锂负极的界面膜.  该膜可以抑制电解液中高价态聚硫离子与锂负极的副反应, 避免在锂负极表面形成不可逆的硫化锂, 从而提高锂硫电池的循环性能和放电容量. 采用硝酸锂作添加剂的锂硫电池首次放电比容量达1172 mA?h/g, 循环100次比容量保持为629 mA?h/g.     

Electrochemical Formation of Al-Li Alloys by Codeposition of Al and Li from LiCl-KCl-AlF3 Melts at 853 K

The electrochemical behavior of Al(III) ions was studied in molten LiCl-KCl melts on a molybdenum electrode. Cyclic voltammetry, chronopotentiometry and chronoamperometry were used to explore the deposition mechanism of Al and Li. Cyclic voltammetry expriment indicates that under potential deposition(UPD) of lithium on pre-deposited aluminium led to the formation of liquid Al-Li alloys at 853 K. The diffusion coefficient of Al(III) ions at 853 K in LiCl-KCl-AlF₃(1%, mass fraction) melts was determined to be (2.79±0.05)×10^?5 cm²/s. Chronopotentiograms and chronoamperograms demonstrate that the codeposition of Al(III) and Li(I) ions formed Al-Li alloys at cathodic current densities higher than ?0.28 A/cm² or cathodic potentials more negative than ?2.20 V. X-Ray diffraction(XRD) pattern indicates that Al-Li alloys with different phases formed via galvanostatic electrolysis. Inductively coupled plasma(ICP) analyses of the samples obtained by electrolysis show that lithium and aluminium contents of Al-Li alloys could be controlled by AlF₃ concentration and current intensity.     

新型锂盐Li[CF3BF3]电解液的制备与性能

制备了1种高纯度的新型锂盐三氟甲基三氟硼酸锂(Li[CF3BF3]),通过核磁共振(NMR)、元素分析(EA)及离子色谱(IC)对其结构进行表征和杂质分析.采取示差扫描量热(DSC)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和扫描电镜(SEM)等方法研究了1 mol/L Li[CF3BF3]-EC/EMC/DMC(体积比5∶3∶2)电解液的物化和电化学性质.结果表明,Li[CF3BF3]基电解液的电导率和Li+迁移数远高于LiBF4,氧化电位高达5.91 V(vs.Li+/Li),在镍电极表面能观察到可逆的锂沉积-溶出过程,并对Al箔表现出优良的钝化性能.研究了Li[CF3BF3]基电解液的电导率与温度和浓度、黏度与浓度的变化规律,以及一系列浓度电解液的相变规律.Li/C半电池测试结果表明,—CF3取代LiBF4的1个F原子后,其衍生产物Li[CF3BF3]明显改善了电解液与人造石墨的相容性.     

Li_2CO_3添加剂对石墨电极性能的影响

运用电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)研究了在1mol/LLiPF6-EC(碳酸乙烯酯):DMC(碳酸二甲酯)电解液中添加Li2CO3对石墨电极性能的影响及机制.CV研究结果表明,在1mol/LLiPF6-EC:DMC电解液中添加Li2CO3能够有效抑制石墨电极首次充放电过程中碳酸乙烯酯(EC)的单电子还原过程,即还原分解产生乙烯和碳酸锂的过程,进而改善石墨电极的电化学循环性能.EIS研究结果表明,在添加Li2CO3的1mol/LLiPF6-EC:DMC电解液中,石墨电极表面的固体电解质相界面膜(SEI膜)具有较强的黏弹性,可以更好地适应锂离子嵌入过程中石墨颗粒体积的微小变化,从而使锂离子的嵌入过程更容易进行.     

高氯酸锂与1,3-氮氧杂环-戊-2-酮形成的二元熔盐电解质

制备了高氯酸锂(LiClO4)与1,3-氮氧杂环-戊-2-酮(OZO)形成的二元熔盐电解质, 虽然先导物具有较高的熔点, 但二者可形成均一、稳定的共熔体系, 测试结果表明该熔盐体系具有低的共熔温度(-50 益). 红外光谱分析表明OZO 通过Li—O 键与LiClO4中Li+配位而破坏了LiClO4的离子键,形成很大的配位阳离子,削弱了阴阳离子间的库伦作用力; 同时Li—O 配位也导致OZO 分子间的氢键断裂, 因而体系的共熔温度较之纯物质熔点显著降低, 部分样品室温下以液体状态稳定存在. 采用交流阻抗法和循环伏安法对其电化学性质进行研究, 结果显示, 配比n(LiClO4):n(OZO)=1:4.5 的样品室温(25 ℃)电导率为0.66×10^-3 S·cm^-1, 80 ℃电导率为7.33×10^-3 S·cm^-1; 其电化学稳定电位窗口约为3.5 V.     

LiV3O8在Li2SO4水溶液中的电化学性能

采用低温固相法合成了具有纳米结构的LiV₃O₈材料.扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）测试显示该材料具有纳米结构.X射线衍射（XRD）表明该材料属于单斜晶系,P2₁Im空间群.并采用循环伏安法（CV）及电化学阻抗谱图测试对该材料在1、2 mol·L^-1Li₂SO₄水溶液及饱和Li₂SO₄水溶液中的电化学行为进行了研究.结果表明,LiV₃O₈在饱和Li₂SO₄水溶液中具有最好的电化学性能.以LiV₃O₈作为负极材料,LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂作为正极材料,饱和Li₂SO₄水溶液作为电解液组成了水性锂离子电池,进行恒流充放电测试,结果表明,在0.5C(1C=300 mA·g^-1)的充放电倍率下,该水性锂离子电池的首次放电比容量为95.2 mAh·g^-1,循环100次后仍具有37.0 mAh·g^-1的放电比容量.     

熔盐中熟化处理提高BiFeO3的可见光催化活性

研究发现, 通过熔盐中熟化处理可以显著地提高BiFeO3的可见光催化活性.     

磷酸铁锂在饱和硝酸锂溶液中的电极过程动力学

利用循环伏安法(CV)、充放电测试和恒电位间隙滴定技术(PITT)研究了LiFePO4在饱和LiNO3溶液中的电极过程动力学. 研究结果表明, LiFePO4在饱和LiNO3溶液中具有良好的电化学可逆性, 其首次放电比容量达116.2 mAh•g−1, 首次充放电效率达92%. CV法估算出氧化峰和还原峰处锂离子在LiFePO4中的扩散系数分别为4.3×10−11和3.8×10−11 cm2•s−1. 采用PITT测定出锂离子在LiFePO4中的扩散系数随电位的变化规律, 其在充电平台附近达到最小值5.5×10−11 cm2•s−1.     

Li-KCl熔融界面上离子扩散的分子动力学研究

采用分子动力学(MD)方法研究了熔融Li(电极)-KCl(电解质)界面上离子的扩散行为。熔融界面上离子的扩散动力学通过离子质心的均方位移(MSD)和速度自相关函数(VACF)进行研究,扩散系数由MSD(t)函数线性区间的斜率和VACF(t)函数积分得到。模拟结果表明,在熔融的Li-KCl界面上,Li+离子在浓度梯度的驱动下穿过界面发生定向迁移,导致双电层的形成和外电路上电流的输出。Li+离子的扩散系数比K+和Cl-离子的大7～8倍,说明在界面上Li+离子是主要的载荷子,热电池的电荷传输机制主要与Li+离子的扩散运动有关。由Nernst-Einstein公式对电导率进行估算,由扩散到KCl层中的Li+离子产生的电导率约为0.4 S.cm-2,对应的电流密度估算值为3.27×105A.cm-2。