一步法制备钛酸锂复合电极及其性能研究

可充电锂离子电池(LIB)已广泛应用于便携式电子产品,电动汽车等领域。优化电池负极是提高电池性能、降低电池成本的重要研究方向之一。采用溶胶-凝胶法制备尖晶石结构的Li_(4)Ti_(5)O_(12)(LTO)负极材料。采用溴化锂(LiBr)和LTO通过溶液混合法制备Br改性的LTO复合电极,改性LTO复合电极在电极制备过程中一步完成。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观测改性LTO复合电极的微观形貌和晶体结构。采用电池充放电测试仪和电化学工作站对改性LTO复合电极进行电化学测试。实验结果表明,改性LTO复合电极样品在0.1 C充放电时可达到208.7 mAh·g^(-1)的比容量,比原始LTO电极样品提高了30.9%。

以稻壳热解炭制备镧负载多孔炭复合电极材料

利用稻壳热解炭为原料制备镧负载多孔炭复合电极材料(La/PCs),先将稻壳热解炭分离出炭前驱体,再采用原位活化/负载的方法制备一系列镧负载多孔炭复合电极材料,分别考察了煅烧温度和浸渍比对其吸附性能和电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM-EDS)和Brunauer-Emmett-Teller比表面积(BET)法研究了该系列镧负载多孔炭复合电极材料的金属结构与价态、元素组成及表面形貌,并分析了孔结构与电容值之间可能存在的关系.结果表明,在6 mol/L KOH电解液中,La/PC_900/10材料的电容值为269.45 F/g.在电流密度为0.5 A/g时,由其组装的对称超级电容器具有23.45 W·h/kg的能量密度,此时的功率密度为0.70 kW/kg,并且循环5000次后的电容保持率为86.41%.La/PC_900/10良好的电容性能显示了其作为碳基电极应用于高性能超级电容器的潜力.研究结果为稻壳热解炭的利用和镧在新能源材料领域的应用提供了一条可行路径.

MnFePBA/rGO/CC复合电极的制备及电化学电容性能

采用共沉淀法在氧化石墨烯(GO)表面原位生长锰铁普鲁士蓝类似物(MnFePBA)纳米颗粒,获得不同MnFePBA和GO质量比(1:0.1,1:0.3,1:0.5)的复合粉体;采用超声喷涂法将MnFePBA/GO复合粉体涂敷在预热的碳布(CC)基底上,并借助化学还原将GO转化成还原氧化石墨烯(rGO),制备出MnFePBA/rGO/CC复合电极,研究了复合电极的微观结构和电化学电容性能。结果表明:当MnFePBA与GO的质量比为1:0.1时,MnFePBA颗粒发生团聚;当二者的质量比为1:0.5时,GO纳米片出现明显堆叠;当二者的质量比为1:0.3时,GO与MnFePBA均匀复合,所制备的MnFePBA/GO/CC复合电极具有最高的比电容、最小的内阻及最快的离子扩散速率,电化学性能最优。当MnFePBA和GO质量比为1:0.3时,化学还原法制备的MnFePBA/rGO/CC复合电极在1 A·g^(-1)电流密度下的比电容由化学还原前的888 F·g^(-1)增加到1032 F·g^(-1);当电流密度从1 A·g^(-1)增大到10 A·g^(-1)时,比电容保持率由化学还原前的44.93%提升至54.55%,且在7 A·g^(-1)电流密度下经过3000圈循环后的比电容保持率仍为94.78%。

PEDOT∶PSS/MXene复合电极基界面电容式应力传感器

针对复杂的制备方法,以及传统电容式压力传感器容量和灵敏度较低导致难以抵御温度、湿度、弯曲等因素带来的干扰,采用层状MXene和聚(3,4-乙二氧基噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)制备具有褶皱结构的复合电极。通过与1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIM-TFSA)离子液体介电层的结合,构建了电容式应力传感器。导电材料PEDOT∶PSS与MXene质量比为1∶1时,分别在0~50 kPa和50~200 kPa压力效应区间内实现了高达603和91.66 kPa^(-1)的线性灵敏度,具有快速的响应时间(仅需33 ms)以及优异的循环稳定性(至少4000次)。此外,该传感器在人体脉搏监测方面展现出实时、准确的特点,为可穿戴设备领域提供了新的发展思路。

原位构建CoS/Ni_(3)S_(2)复合电极及储能研究

本文将循环伏安电沉积和计时电流法相结合,以泡沫镍作为电极基底,原位制备了CoS/Ni_(3)S_(2)复合电极。底层沉积的CoS纳米片既作为活性电极组分,也为顶层Ni_(3)S_(2)的沉积提供支撑和更大的沉积空间,进而形成了丰富的电化学活性位。在CoS和Ni_(3)S_(2)组分的协同作用下,CoS/Ni_(3)S_(2)复合电极展现了显著增强的赝电容特性,在2mA·cm^(-2)的放电电流密度下,比容量为1.13F·cm^(-2),库伦效率为99.61%,5000次充放电循环后,比容量为初始值的81.48%。

电沉积法制备Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极及储能特性研究

本文采用两步电沉积技术,以泡沫铜为基底,原位制备了Cu(OH)_(2)/镍钴双金属硫化物(Ni-Co-S)复合电极材料。先采用恒电流沉积技术将泡沫铜表面氧化,得到Cu(OH)_(2),泡沫铜同时作为电极基底和铜的唯一来源,再通过恒电位沉积,将Ni-Co-S均匀覆盖在Cu(OH)_(2)表面。Cu(OH)_(2)一方面作为活性电极组分参与氧化还原反应,同时作为底层材料,为顶层Ni-Co-S的沉积提供较大的沉积空间,进而形成了更丰富的电化学活性位。基于这种原位电沉积技术以及Cu(OH)_(2)与Ni-Co-S组分的协同作用,Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极表现出增强的赝电容特性,在2mA·cm^(-2)的放电电流密度下,比容量为4.88 F·cm^(-2),库伦效率为88.12%,5000次充放电循环后,比容量保持在初始值的86.38%。

电火花加工金刚石-镍复合电极制备参数优化研究

研究了化学复合镀镀液的制备参数对复合电极制备的影响,阐述了金刚石微粉预处理步骤。分析了金刚石微粉的等效粒径对复合电极镀层的影响,得出最佳镀层金刚石等效粒径为10μm。进行了镀液温度变化下的复合电极制备速度关系试验,得出最佳制备温度为74~76℃。对制备的电极进行加工试验,结果表明:参数优化复合电极的电极角损耗比普通紫铜电极降低了74.74%;参数优化复合电极的电极角损耗比参数未优化复合电极降低了57.29%。

球状废轮胎热解炭/二氧化锰纳米片复合电极材料制备及超电容性能研究

高锰酸钾(KMnO_(4))和废轮胎热解炭(AC)在室温下水溶液中发生共沉淀氧化还原反应,制备了球状废轮胎热解炭/二氧化锰纳米片复合电极材料(AC-MnO_(2)),通过改变AC与KMnO_(4)的反应时间控制纳米复合材料的形态以及二氧化锰(MnO_(2))在AC上的负载量。研究结果表明:在1 moL/L Na 2SO_(4)电解液中,反应时间为1 h制备的样品(AC-MnO_(2)-1)比电容为177.4 F/g(1 A/g)。即使在10 A/g的高电流密度下,经过10000次循环后,AC-MnO_(2)-1的电容保持率也达到99.72%。以此纳米复合材料作为正负电极材料组装了对称超级电容器(SSC),1 A/g时的比电容高达80.3 F/g,能量密度为18.0 Wh/kg,功率密度为899.6 W/kg。

不同Pt与Ni质量比的Pt-Ni复合电极析氢性能实验

为降低PEM制氢Pt电极成本,采用电化学沉积法制备以泡沫镍为基材微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光谱仪对制备的Pt-Ni复合电极进行表征,采用电化学工作站和PEM电解池对Pt与Ni质量比分别为1∶7、1∶11、1∶12、1∶14和1∶23的5种不同复合电极及泡沫镍电极的析氢性能进行电化学对比分析实验和PEM制氢对比实验。结果表明:以泡沫镍为基材,采用电化学沉积法制备的Pt-Ni复合电极性能稳定,沉积Pt质量的多少对Pt-Ni复合电极的析氢性能有较大影响;存在一个最佳Pt与Ni质量比,实验条件下的最佳Pt与Ni质量比为1∶12,沉积Pt量过多和过少都会使其析氢性能降低,过多造成的Pt沉积堆叠相比较少对析氢性能的影响更加明显。在制备微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极时,要坚持以最佳Pt与Ni质量比为基准和沉积Pt量“宁少毋多”的原则,实际工程应用中应避免“沉积Pt量越多电极性能越好”的误区。

超级电容器用MO/C型复合电极材料的制备及性能研究

采用包覆的方法制备出MO/C型复合电极材料,通过X射线衍射(XRD)对复合材料的结构组成进行表征分析,另外通过循环伏安法、计时电位法和交流阻抗技术对复合电极材料在6 M KOH溶液中的电化学电容性能进行考查。结果表明:包覆了过渡金属锰氧化物的复合电极材料在0.5 A/g的电流密度下比电容最高可达218.3 F/g。此外,MO/C型复合电极材料表现出较好的功率性能,当电流密度增加到5 A/g,其比电容值达到168.0 F/g,其电容保持率为77.0%,表明这是一种很有前景的电极材料。

CBC@rGO复合电极材料的制备及其电化学性能

为了研发高效降解水中苯酚的电化学技术,将玉米芯生物质炭(CBC)负载于导电性能好的还原氧化石墨烯(rGO)上,制备得到高性能复合电极材料CBC@rGO。通过循环伏安测试CBC@rGO的电化学性能,通过扫描电子显微镜仪器、BET比表面积及孔径分析仪和X射线光电子能谱分析仪等表征物化性能,探讨CBC@rGO高效降解水中苯酚的影响规律;基于电化学降解实验,获得CBC@rGO对水中苯酚的最佳去除效果。结果表明:CBC@rGO的最大比电容为125.82 F/g(扫描速率为10 mV/s),与其比表面积、总孔容量及F-C-F键强度成正比;0~10 min内,CBC@rGO对苯酚的降解速率(k=0.025 81 L·mol^(-1)·s^(-1))明显高于CBC和rGO。由此,CBC@rGO作为一种绿色高效的电极材料,可明显提高其导电能力并解决石墨烯纳米材料的团聚问题,为水中苯酚的高效去除提供了新的技术和方法。

NiMoS_(4)@MoS_(3)复合电极的制备及电化学性能研究

采用三步水热法成功制备了以泡沫镍为基底的NiMoS_(4)@MoS_(3)复合电极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究电极材料的物相结构和微观形貌,通过循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学交流阻抗谱(EIS)对电极材料的电化学性能进行测试。研究结果显示,NiMoS_(4)@MoS_(3)复合电极的充放电持续时间可以达到5 600 s,复合电极的比电容在1 mA/cm^(2)下达到4 744 mF/cm^(2)。另外,复合电极的循环伏安曲线拥有较为对称的氧化还原峰,充放电曲线表现出较为对称的充电/放电平台,表明其拥有出色的充放电效率和稳定性。此研究为设计和制备高性能的电化学储能材料提供了新的思路。

基于Fluent的电火花加工气泡分布对复合电极损耗的影响研究

在电火花铣削加工中,电极的形状损耗一直是限制加工精度的重要因素。而加工过程中气泡的产生及运动不仅影响电极放电,也影响电极损耗。为此,采用气液二相流仿真技术模拟气泡在一种复合电极表面区域内的运动,将不同尺寸电极下气泡的运动倾向进行比较与分析,首先绘制并调整电极模型,对内外电极的多个外缘进行圆角处理,以模拟电极在加工过程中的磨损情况;接着,调整电极模型的内外电极间隙尺寸及底面高度差,进行多组正交仿真实验;最后,比较和分析气泡在不同模型条件下的流动倾向与分布规律,讨论各因素对气泡产生及运动的影响。

Co-Ni-S/MXene复合电极材料的制备及其超电容性能研究

采用两步水热法,将Co-Ni-S与Mo_(2)TiC_(2)MXene结合,呈褶皱状薄层的MXene均匀地包覆在Co-Ni-S蜂窝状片层表面,成功制备出复合电极材料Co-Ni-S/MXene。电化学性能研究表明,得益于MXene的本征高导电性,复合电极材料Co-Ni-S/MXene展示出比Co-Ni-S更高的比电容和倍率性能及较低的电荷转移和离子扩散电阻。此外,Co-Ni-S/MXene具有良好的稳定性和库伦效率,是优异的超级电容器电极材料。

聚苯胺复合电极材料的微观调控及性能

聚苯胺(PANI)是有潜力的导电高分子电极材料,但自身团聚结构影响其性能。通过调控苯胺单体浓度,在具有高比表面积的改性碳纳米管(CNT_(U))上经化学氧化聚合,制备微观结构均匀的PANI,分析微观结构的改变对电化学性能的影响。经过复合改性的碳纳米管表面产生大量微孔结构,增大了比表面积,并且通过控制反应物苯胺浓度使PANI均匀沉积,减少了传统方法制备PANI因自组装形成的团聚结构。在高比表面积基底上均匀铺展的PANI表现出高度可逆的氧化还原性能,能改善PANI氧化还原活性差、倍率性能低和循环寿命短等问题,使PANI/CNT_(U)复合材料兼具高比容量和高倍率性能,循环稳定性也得到改善。0.1 mol/L苯胺单体浓度制备的复合材料,以1 A/g的电流在0~0.8 V循环,比电容可达305.0 F/g,且在1000次循环后,电容保持率为80.77%。

CoO_(x)/CC复合电极的制备及其电化学性能

为了改善金属氧化物的导电性和循环性能,采用电化学沉积和热处理方法制备氧化钴/碳布(CoO_(x)/CC)复合电极,通过SEM、XRD和电化学工作站等方法对复合电极的微观形貌组成和电化学性能进行表征和测试.结果表明:①CoO_(x)/CC复合电极表面形成了由大片层构成的棒状晶体,在一定程度上保持了钴基金属有机骨架(Co-MOF)模板原有的结构;②复合电极表面成分为Co、CoO和Co_(3)O_(4)的混相;③作为锂离子电池电极,CoO_(x)/CC复合电极在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下,具有较高的面积比容量,为8.5 mAh/cm^(2);④CoO_(x)/CC复合电极循环稳定性良好,面积比容量除首次衰减13%外,基本保持不变.

珊瑚状Ag/Ni(OH)_(2)纳米复合电极的制备及其葡萄糖无酶传感

本文采用连续离子层吸附法在镍基底上制备珊瑚状Ag/Ni(OH)_(2)纳米复合电极,建立灵敏度优异的无酶葡萄糖传感器,采用循环伏安法(CV)和安培电流法(i~t)对该传感器的电化学特性进行了研究。结果表明,在0.5 V下,该传感器具有较好的电化学传感性能,其灵敏度为1102μA·mmol·L^(-1)·cm^(-2),线性范围为0.002 mmol/L~10.11 mmol/L,检出限为0.29μmol/L(S/N=3),且重复性好,抗干扰性强,重现性和稳定性好,这主要是因为银、镍纳米复合材料间的相互协同效应,比表面积增大,使其具有更多的活性位点,提高了电极的电化学性能。该传感器可用于检测葡萄糖注射液中葡萄糖的浓度,表明制备的Ag/Ni(OH)_(2)纳米复合电极具有检测葡萄糖的应用潜力。

一种Mo_(2)C/Mn_(3)O_(4)复合电极材料的制备方法及其应用

专利申请号:CN201910921901.7,公开号:CN110729131A,申请日:2019.09.27,公开日:2020.01.24,申请人:江苏大学,本发明属于超级电容器电极材料技术领域,涉及一种Mo_(2)C/Mn_(3)O^(4)复合电极材料的制备方法及其应用;步骤为:将甲醇加入水中进行混合,加入乙酸锰和钼酸铵,经超声、搅拌得到混合溶液A;再加入二氰二胺,搅拌,得到混合溶液B,烘干,得到固体混合物C,研磨后进行煅烧得到Mo_(2)C/Mn_(3)O_(4)复合电极材料。所述材料呈“棒棒糖”结构,比表面积高,而且Mn_(3)O_(4)球上的孔结构为溶液离子和电子的传递提供了更多的渠道,具有优异的比电容,高达934.36 F/g;在功率密度为1028.83 W/kg时能量密度高达141.32 W·h/kg,在1 A/g下充放电测试5000次后比电容仍能保持85.17%,稳定性非常好。

基于原位测试系统下碳化硅复合电极不同倍率下的应力演化

锂电池的负极材料性能对电池的整体特性具有重要影响。本文选用比石墨具有更高容量的碳化硅作为负极材料,系统分析其应力和杨氏模量等性能。本文提出了一种原位实验方法,用于实时观测并记录双层悬臂梁电极在电化学循环中的弯曲变形过程,并建立相应力学模型,从实验角度获得碳化硅复合电极应力、应变和杨氏模量等力学性能参数,这些结果将有助于开发更加稳定耐用的高容量锂离子电池。基于力学模型和原位测量系统,调整充电倍率并进行电化学循环,分析并讨论不同倍率对电极力学性能参数的影响。对于0.1C充电倍率,将继续采用上述计算结果。而更高的充电倍率,考虑到快速充电会引起锂离子浓度c在厚度方向上分布不均,假设锂离子浓度在厚度方向上存在浓度梯度,进一步提出了一套考虑浓度梯度的物理模型。快速充电下锂离子在活性层分布不均,各局部应力应变有较大差异,充电过程中曲率变化的波动性较大,而慢充下锂离子的分布相对均匀,曲率变化在充放电过程中均有相对稳定的趋势。随着锂化程度越高,电极的弯曲变形越大,在同一充放电状态下,快充引起的电极变形大于慢充引起的变形,慢充可以使电极保持良好的结构。

Pd/GO/ITO复合电极的制备及对2,4-DCP的降解研究

2,4-DCP在环境中的积累已成为当今的一个严重问题,并且难以通过传统的处理方法处理。采用恒电流电沉积法制备了新型Pd/GO/ITO复合电极,并通过扫描电镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱对电极的表面形态、晶体结构及表面元素价态进行了观察与分析。最后通过研究Pd/GO/ITO电极对2,4-DCP的电解率,验证了新型复合电极对有机化合物降解的有效性。