泡沫镍作为电极活性材料的常用骨架,其孔径在500μm以上,为了制备出孔径小、空间利用率高的多孔金属集流体材料,探索了多孔镍/碳纳米管(Ni/CNTs)中空纤维膜的制备新工艺.首先配制包含金属镍粉的铸膜液,通过干-湿纺丝工艺得到中空纤维生...泡沫镍作为电极活性材料的常用骨架,其孔径在500μm以上,为了制备出孔径小、空间利用率高的多孔金属集流体材料,探索了多孔镍/碳纳米管(Ni/CNTs)中空纤维膜的制备新工艺.首先配制包含金属镍粉的铸膜液,通过干-湿纺丝工艺得到中空纤维生坯材料,经烧蚀掉有机物后,金属粉末烧结自组装成多孔镍中空纤维膜;然后以镍膜为基体负载催化剂后,采用化学气相沉积法在镍膜上直接生长CNTs制得多孔Ni/CNTs中空纤维复合膜.通过实验可知:铸膜液配比为wNi∶wPAN∶wPVP∶wNMP=50∶8∶1∶41,纺丝参数为采用插入管式喷丝头,其芯液流量为50 m L/min,计量泵泵供量为8 m L/min,釜内氮气压力为0.1 MPa,喷丝孔直径为1.5 mm,插入管外径为2.5 mm;在950℃还原性气氛下,烧结可以得到孔径5μm左右的多孔镍中空纤维膜.采用0.001 mol/L的Ni/Y催化剂,550℃下混合气体比例vAr∶vH2∶vC2H2=200∶50∶8时进行化学气相沉积,可在中空纤维Ni膜表面可生长出直径20~30 nm的CNTs.展开更多
石墨在碳酸酯基电解液中储钠活性很低,因此被认为不合适作为钠离子电池负极材料。而最近的研究表明,在以线性醚为溶剂的钠离子电解液中,石墨具有高的储钠容量和首圈库伦效率。因此,探索这种溶剂依赖型的石墨界面演绎过程具有重要的意义...石墨在碳酸酯基电解液中储钠活性很低,因此被认为不合适作为钠离子电池负极材料。而最近的研究表明,在以线性醚为溶剂的钠离子电解液中,石墨具有高的储钠容量和首圈库伦效率。因此,探索这种溶剂依赖型的石墨界面演绎过程具有重要的意义。本研究采用原位原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)实时观测石墨在碳酸酯基和线性醚基电解液下的界面微观动态过程。结果表明:在线性醚溶剂下,石墨电极界面没有固体电解质界面膜(Solid electrolyte interphase,SEI)形成,且溶剂化钠离子可以在石墨层间进行可逆的插入和脱出,AFM结果从界面角度解释了其具有高初始库伦效率的内在原因。然而在碳酸酯溶剂中,可以观察到石墨电极表面出现明显的沉积物,对应SEI的生长;并且在充电过程中SEI逐渐减少,表明碳酸酯溶剂下形成的SEI不稳定,造成不可逆的容量损失和低库伦效率。此外,石墨表面未出现明显的台阶变化,反映了没有钠离子的脱嵌过程。上述研究结果为石墨负极界面反应动态过程提供了见解,从微观尺度揭示了溶剂依赖的石墨负极储钠行为及其界面反应机理,为高性能钠离子电池体系的设计与发展提供了理论依据。展开更多
文摘泡沫镍作为电极活性材料的常用骨架,其孔径在500μm以上,为了制备出孔径小、空间利用率高的多孔金属集流体材料,探索了多孔镍/碳纳米管(Ni/CNTs)中空纤维膜的制备新工艺.首先配制包含金属镍粉的铸膜液,通过干-湿纺丝工艺得到中空纤维生坯材料,经烧蚀掉有机物后,金属粉末烧结自组装成多孔镍中空纤维膜;然后以镍膜为基体负载催化剂后,采用化学气相沉积法在镍膜上直接生长CNTs制得多孔Ni/CNTs中空纤维复合膜.通过实验可知:铸膜液配比为wNi∶wPAN∶wPVP∶wNMP=50∶8∶1∶41,纺丝参数为采用插入管式喷丝头,其芯液流量为50 m L/min,计量泵泵供量为8 m L/min,釜内氮气压力为0.1 MPa,喷丝孔直径为1.5 mm,插入管外径为2.5 mm;在950℃还原性气氛下,烧结可以得到孔径5μm左右的多孔镍中空纤维膜.采用0.001 mol/L的Ni/Y催化剂,550℃下混合气体比例vAr∶vH2∶vC2H2=200∶50∶8时进行化学气相沉积,可在中空纤维Ni膜表面可生长出直径20~30 nm的CNTs.
文摘石墨在碳酸酯基电解液中储钠活性很低,因此被认为不合适作为钠离子电池负极材料。而最近的研究表明,在以线性醚为溶剂的钠离子电解液中,石墨具有高的储钠容量和首圈库伦效率。因此,探索这种溶剂依赖型的石墨界面演绎过程具有重要的意义。本研究采用原位原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)实时观测石墨在碳酸酯基和线性醚基电解液下的界面微观动态过程。结果表明:在线性醚溶剂下,石墨电极界面没有固体电解质界面膜(Solid electrolyte interphase,SEI)形成,且溶剂化钠离子可以在石墨层间进行可逆的插入和脱出,AFM结果从界面角度解释了其具有高初始库伦效率的内在原因。然而在碳酸酯溶剂中,可以观察到石墨电极表面出现明显的沉积物,对应SEI的生长;并且在充电过程中SEI逐渐减少,表明碳酸酯溶剂下形成的SEI不稳定,造成不可逆的容量损失和低库伦效率。此外,石墨表面未出现明显的台阶变化,反映了没有钠离子的脱嵌过程。上述研究结果为石墨负极界面反应动态过程提供了见解,从微观尺度揭示了溶剂依赖的石墨负极储钠行为及其界面反应机理,为高性能钠离子电池体系的设计与发展提供了理论依据。
