锂硫电池膨胀氧化石墨/硫复合正极材料的制备及其性能

以棒状石墨为原料,采用改良的Hummers法与热处理制备得到膨胀氧化石墨(E-GO),利用在酸性水溶液中归中化学反应的方法合成纳米尺寸的硫颗粒,使其嵌入到膨胀氧化石墨的内部,制备了膨胀氧化石墨-硫复合材料。采用红外光谱,X-射线光电子能谱表征了膨胀氧化石墨表面官能团的存在和种类;X-射线衍射分析结果表明生成的硫属于斜方晶结构;扫描电子显微镜和透射电镜分析证明了材料中硫的均匀分布。恒电流充放电结果表明该复合正极材料的首次放电容量为1 020 mAh.g-1,100周循环之后其容量还保持在650 mAh.g-1左右;材料的倍率性能和库伦效率优异,这可能得益于小尺寸的硫在材料中均匀分布,以及表面官能团对硫的固定化作用。     

锂离子二次电池界面过程的红外光谱研究

锂离子二次电池界面反应主要包括锂离子嵌入/脱出、溶剂化/去溶剂化、电解液分解和固体电解质界面膜的形成与变化等.这些过程直接影响锂离子二次电池能源转换和储存的效率以及安全性能.运用红外光谱从分子水平上认识锂离子二次电池的各种界面反应过程并阐述其反应机理,有助于设计锂离子二次电池新体系、提升其性能并发展非水电解质理论.本文...     

PtRu/C电催化剂上甲醇吸附氧化过程的电化学原位红外光谱

采用调变的多元醇法制备了高分散的Pt/C, PtRu/C和Ru/C电催化剂. XRD计算结果表明, PtRu/C电催化剂的平均粒径和合金度分别为2.2 nm和71%. 采用电化学方法和原位傅里叶变换红外反射光谱方法(in situ FTIRS)研究了甲醇在3种电催化剂上的吸附氧化过程, 发现PtRu/C对甲醇的催化活性明显高于Pt/C, Ru的加入一方面影响了甲醇在Pt上的解离吸附性能, 另一方面提供了Ru-OH物种, 从而抑制了低电位下电催化剂中毒. 红外光谱研究结果表明, 线性吸附态CO(COL)是主要毒化物种, 反应产物主要是CO2, 还有少量的甲酸甲酯. 根据实验结果讨论了甲醇在PtRu/C电催化剂上的氧化机理.     

双包覆法改善高压钴酸锂正极材料的电化学性能

通过结合固相和液相包覆在Al掺杂LiCoO₂表面共包覆了钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)和聚吡咯(PPy)。这种双包覆方法不仅稳定了高电压下LiCoO₂的表面,还增强了材料的离子和电子电导率。电化学测试表明,当活性物质、导电剂和黏结剂的质量比为80∶10∶10时,在0.5C(1C=180 mA·g^-1)电流下,循环300周后的容量保持率为76.9%,且在5C电流密度下可逆比容量为150 mAh·g^-1;由于双包覆后LiCoO₂电子电导率大幅提高,当活性物质、导电剂和黏结剂的质量比为90∶3∶7时,在0.5C电流下,循环200周后的容量保持率为82.8%,且在5C电流密度下可逆比容量为130 mAh·g^-1。X射线光电子能谱测试表明,包覆层可以在循环中保持稳定且能抑制LiCoO₂材料在高电压下的表面副反应。     

电/离子导体双包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2锂离子电池阴极材料及其电化学性能

高镍三元材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM)比容量高且成本低, 但材料结构在电化学循环过程中的不稳定性影响了其大规模的应用, 可采用表面包覆的策略来改善材料的结构稳定性, 从而提高其电化学性能. 本工作结合高速固相包覆法和高温烧结法, 分别将电子导体氧化锡锑(ATO)和锂离子导体偏磷酸锂(LOP)共同包覆在NCM材料表面. 双包覆后的NCM材料的电子电导率从2.17×10^-3 Ѕ•cm^-1提高至1.02×10^-2 Ѕ•cm^-1, 锂离子扩散系数也从7.05×10^-9 cm²•s^-1提高至2.88×10^-8 cm²•s^-1. 同时, NCM表面的双包覆层可以在循环过程中阻止电极材料与电解液发生氧化还原反应, 抑制材料不利相变, 减少氧的析出, 稳定材料结构. 电化学性能测试表明, 经过表面包覆后, NCM材料在1 C (180 mA•g^-1)的电流下和2.7~4.3 V (vs. Li/Li⁺)的电压范围内, 循环150周后容量为161.1 mAh•g^-1, 保持率为87.1%, 而在10 C的充放电倍率下具有133 mAh•g^-1的可逆比容量.     

固/液界面原位红外显微镜和步进扫描时间分辨FTIR反射光谱及其在纳米材料科学中的应用

结合红外显微镜和步进扫描FTIR光谱仪 ,发展了固 /液界面电化学原位显微镜红外反射光谱和步进扫描快速时间分辨FTIR反射光谱 ,并应用于纳米材料特殊性能和电化学反应动力学的研究。研制纳米结构Pt微电极 ,获得CO吸附的红外特征随纳米结构和纳米尺度变化的原位显微镜红外谱图。利用纳米结构Pt微电极的异常红外效应 ,显著提高电化学原位红外反射光谱的灵敏度 ,获得分辨率达 5 0 μs的步进扫描时间分辨光谱。不仅发展了固 /液界面显微镜原位红外反射光谱新方法 ,并且拓展了电化学原位红外反射光谱在纳米材料科学研究中的应用。     

纳米结构钴薄膜电极的制备及其异常红外性能研究

用循环伏安电沉积法在玻碳基底上制备纳米结构钴薄膜, 扫描电子显微镜研究结果表明, 纳米结构钴薄膜主要由平均粒径为150 nm的钴粒子组成, 同时还有为数不多的粒径在400~500 nm的钴粒子. 以CO为探针分子, 结合原位傅里叶变换红外反射光谱研究结果, 发现所制备的纳米结构钴薄膜具有异常红外效应. 吸附态CO发生异常红外吸收, 谱峰增强了26.2倍, 测得线型吸附态COL的Stark系数为77.5 cm-1·V-1.     

不同碳源合成Na2MnPO4F/C及其作为锂离子电池正极材料的性能

采用湿法球磨和原位热解碳包覆相结合的方法, 分别以硬脂酸、柠檬酸、聚乙二醇-6000 (PEG-6000)、β-环糊精为碳源, 制备了不同结构的Na₂MnPO₄F/C 复合材料, 并研究了它们作为锂离子电池正极材料的电化学行为. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET比表面积测试、恒流充放电等表征手段, 比较和分析了产物的结构、形貌及电化学性能. 研究结果表明, 由不同碳源制备的材料在形貌和颗粒尺寸上有明显差异, 进而对它们的电化学性能造成很大影响. 影响电化学性能的关键因素在于材料一次颗粒的大小. 其中, 以柠檬酸为碳源制备的样品呈现出典型的微纳结构和最小的一次颗粒(10-40 nm). 并给出最佳的电化学性能: 在1.5-4.8 V电压范围内, 以5 mA·g^-1充放电电流获得的首次放电比容量约为80 mAh·g^-1, 且循环稳定性良好.     

钛基金属氧化物电极制备及其氨氮废水降解性能

采用热分解方法制备了4种电极钛基金属氧化物：Ti/SnO₂+Sb₂O₃、Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+IrO₂、Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+RuO₂和Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+CeO₂. X-射线衍射分析表明Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+CeO₂电极的CeO₂晶体结构完好,连续工作较长时间电极表面没有明显析氧. 使用该电极电解氧化氨氮模拟废水（降解2 h）,氨氮模拟废水从高浓度（500 mg·L^-1）降解为较低浓度（180 mg·L^-1）,降解效率可达64%,电解活性最佳.     

尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料首周充放电过程的结构与动力学研究

以NaOH为沉淀剂,采用共沉淀法制备尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料,使用X-射线衍射（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）分析材料结构与表面形貌. 结果表明,该材料属于空间群的无序尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料,由八面体粒子团聚成3 ~ 6 μm的大粒子. 恒电流充放电结果显示,材料在0.1C倍率下首周放电比容量为121.5 mAh·g^-1,经过150周充放电后,材料比容量无明显衰减,其容量保持率为99%. 用PITT和原位XRD联用技术研究了充放电过程中材料的结构与锂离子扩散系数之间的关系. PITT法测得材料中锂离子的扩散系数为10^-10 ~ 10^-11 cm²·s^-1.