高性能锂离子电池用N掺杂C-Sn交联纳米纤维自支撑电极的理性设计

为了提高碳材料作为锂离子电池负极材料的比容量,将氮掺杂的碳纤维与高容量的Sn进行复合。通过静电纺丝及低温碳化制备了均匀镶嵌Sn纳米颗粒的氮掺杂碳纳米纤维(C-Sn)复合膜。该复合膜直接用作自支撑锂离子电池负极时表现出较好的电化学性能,Sn的引入显著提高了碳纳米纤维膜的电化学性能。碳均匀包覆Sn后形成的纤维结构可以促进离子电子的传导,并能有效缓冲Sn纳米粒子在循环过程中的体积变化,从而有效抑制粉化与团聚。Sn含量约为25.6%的CSn-2电极具有最高的比容量和更优异的倍率性能。电化学测试结果表明,在2A·g^(-1)的电流密度下,充放电循环1000圈后充电(放电)比容量为412.7(413.5)mAh·g^(-1)。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,N掺杂非晶碳与锂具有良好的亲和性,有利于将合金化反应之后形成的SnxLiy合金锚定在碳表面,进而缓解了充放电过程中的Sn的体积变化。本文为高性能储锂材料的设计提供了一种切实可行的策略。

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨。从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势。

5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM_(0.5)Mn_(1.5)O_4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性,介绍了3d-过渡金属离子(Cr3+,Ni2+,Cu2+,Fe3+)掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响,并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景,并指出LiNi0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。

锂离子电池隔膜的研究和发展现状

综述了锂离子电池隔膜制备方法的研究进展。重点介绍了锂离子电池隔膜的结构、性能及其对电池性能的影响,展望了锂离子电池隔膜的改进方向及其发展前景。隔膜的发展趋势是较高的孔隙率和抗撕裂强度、较低的内阻和良好的弹性。

工科专业物理化学教学提高学生学习兴趣的几点尝试

物理化学是工科专业比较难学的一门课。为提高物理化学教学质量,我们在课堂教学中采用了教学内容与社会实际衔接、与企业生产实际和科研内容结合。教学实践表明,这种方法提高了学生的学习兴趣,培养了学生的思维能力,丰富和深化了教学内容,拓宽了学生的知识面,提高了物理化学课程的教学质量和水平,为其今后从事科研、技术开发提供了思路和理论基础。

铅酸电池泡沫铅板栅材料的研究进展

阐述了铅酸电池泡沫铅板栅材料的制备方法及研究进展。重点介绍了泡沫铅板栅的结构、性能指标及对铅酸电池电化学性能的影响,展望了铅酸电池泡沫铅板栅材料的发展前景。

阀控密封铅酸电池正极板栅在不同硫酸电解液中的电化学行为

为研究正极板栅的腐蚀对阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池失效的影响,分别采用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和塔菲尔曲线研究了VRLA电池正极板栅在不同硫酸密度电解液的电化学行为.结果表明:氧化峰和还原峰的峰值电势均随硫酸密度的降低发生正移,说明Pb向PbSO4转化变困难,而PbSO4还原为Pb变得更容易;峰电流值随着硫酸密度的降低而增大,说明硫酸密度越小转化速率越快.酸密度影响正极板栅腐蚀膜的导电性,硫酸密度在1.30 g·cm-3左右时,板栅腐蚀膜的导电性较好.适当降低酸密度对提高板栅腐蚀膜的导电性有利.

Mn^(2＋)掺杂对LiFePO_4正极材料结构、性能及嵌锂动力学的影响

为了改善橄榄石型LiFePO4正极材料的性能,采用高温固相法合成了Mn掺杂的LiMnxFe1-xPO4(x=0,0.10,0.25,0.40,0.50)材料.采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱研究了材料的结构、电化学性能和锂离子嵌脱动力学.结果表明,锰掺杂的LiFePO4样品颗粒分布比较均匀,具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,LiMnxFe1-xPO4是纯相的橄榄石结构.在不同倍率下,LiMn0.4Fe0.6PO4具有最高的放电容量和最好的动力学性能.Mn的掺杂提高了LiFePO4材料的可逆性、锂离子扩散系数和放电容量,减小了电荷转移电阻,进而提高了其动力学性能.

锂离子电池镍掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的电子结构

采用密度泛函平面波赝势方法对LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4的几何结构进行了优化,并计算了相应的电子结构。计算的结果表明:在Li+脱嵌前后,LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4均为导体,且锂元素主要以离子形式存在于两种材料中,O2p轨道与Mn(Ni)的3d轨道形成了较强的共价键。Li+嵌入导致Mn(Ni)3d轨道的态密度峰发生移动。Ni的掺杂导致Mn(Ni)和O2p轨道的成键作用得以加强,电子在Mn(Ni)3d轨道的填充发生变化,从而提高了电池的充放电电压。

锂离子电池正极材料稀土掺杂研究进展

作为一种新型的高效绿色电池,稀土掺杂材料在锂离子电池中得到了广泛的应用,从而成为稀土应用的重要应用领域之一。阐述了锂离子电池技术发展的重要性,综述了稀土掺杂对锂离子电池正极材料结构和电化学性能的影响。重点介绍了稀土掺杂尖品石锰酸锂正极材料研究进展,展望了稀土掺杂在锂离子电池正极材料中的应用发展前景,并认为随着稀土掺杂研究的深入,采用稀土掺杂以进一步推动高性能锂离子电池的发展,是今后高比容量电池发展的一个重要领域。

影响锂离子电池正极材料LiMn_2O_4性能的因素

介绍了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法,并以柠檬酸体系溶胶-凝胶法合成LiMn2O4为例,从溶液pH值及含水量、Li的含量及酸与金属离子摩尔比、合成温度及时间、冷却速度及粒度等方面阐述了影响LiMn2O4性能的因素。实验表明,体系溶液最好为饱和溶液,pH值应控制在6.5左右;锂盐略为过量,柠檬酸与金属离子摩尔比为1∶1。最佳烧结温度为750℃￣800℃,并合理控制冷却速率,合理控制烧结时间及烧结温度,从而控制粒子半径。

不同工艺铅酸电池正极板栅的电化学行为

用循环伏安、电化学阻抗谱和塔菲尔曲线研究了制备工艺对铅酸电池正极板栅电化学行为的影响。在相同的时效温度下,炉温和勺温影响正极板栅在硫酸中的析氢和析氧能力。不同制备工艺的正极板栅的电荷转移电阻不同,最小的仅为0.16Ω·cm2,最大的可达21.3Ω·cm2,腐蚀电位也略有差异,最大与最小腐蚀电位的差值约为1.5 mV。

Ce(SO4)2对化学镀镍液及镀层性能的影响

采用电化学方法研究了Ce(SO4)2对化学镀镍液及镀层性能的影响。结果表明:Ce(SO4)2的添加总体上提高了化学镀镍层的耐腐蚀性能和沉积速率,当加入量为2mg·L-1时,镀层具有最高的沉积速率;当加入量为5mg·L-1时,镀层具有最好的耐蚀性能;Ce(SO4)2能够在电极表面吸附,对次亚磷酸根氧化的促进作用表现在提高了其氧化电流密度,并通过影响化学镀镍的阳极反应来影响化学镀镍层的沉积速率;Ce(SO)42的加入增大了化学镀镍反应的活化能,提高镀液的稳定性。

锂离子电池电极材料机械化学合成研究进展

简要介绍了机械化学合成的特性,着重论述了利用机械化学法合成锂离子电池电极材料的研究现状,以及利用机械化学法合成的这些电极材料的特点。展望了机械化学法在锂离子电池电极材料中的应用发展前景,并认为随着研究的深入,采用计算机模拟计算机械化学能量、粉末受力情况和机械化学进程,以指导新工艺、新材料的开发研究,从分子水平上设计出来的各种高性能的电极材料将有力地推动锂离子电池的研究和应用。

稀土掺杂在锂离子电池中的应用进展

阐述了锂离子电池技术发展的重要性,综述了稀土掺杂在锂离子电池正极材料、负极材料及固体电解质中的应用。重点介绍了稀土掺杂在锂离子电池正极材料中的应用,并提出稀土掺杂有利于电池比容量的提高,从而有利于进一步提高锂离子电池的比能量和循环性能。展望了稀土掺杂在锂离子电池中的发展前景,并认为这些技术将是未来锂离子电池研究的重要方向。

物理化学课程改革探索与实践

在物理化学课程教学中,笔者针对材料学专业特点,因材施教;结合物理化学特点,适当引入英语教学;结合现实生活,强化物理化学内容的应用;不断吸收现代科学发展的新成果,将学术研究的最新成果转化为教学内容,激发了学生的学习兴趣,培养了学生的逻辑思维能力和创新能力。

锂离子蓄电池LiMn_2O_4正极材料容量衰减机理分析

作为一种新型材料,锂离子蓄电池尖晶石LiMn2O4正极材料已经得到了广泛的应用,但容量衰减成为LiMn2O4商品化的主要障碍。从正极材料的溶解及相变化、电解液的分解、钝化膜的形成、过充电、集流体的腐蚀等方面介绍了影响LiMn2O4正极材料容量衰减的机理。提出了减少LiMn2O4正极材料容量衰减的几种方法,并对LiMn2O4正极材料的发展前景做出了展望。

铅蓄电池板栅材料的研究发展现状

叙述了铅蓄电池板栅的特点及其功能,介绍了几种常见材料的铅蓄电池板栅以及部分最新的板栅材料,并重点阐述了泡沫铅板栅的特点与性能;综述了国内外板栅材料的发展状况,并展望了铅电池板栅材料的发展方向及其市场前景。

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料合成及性能的研究综述

LiNi0.5Mn1.5O4正极材料具有接近5V的电压平台,从而具有高的功率密度。综述了近年来LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的合成及其掺杂改性的研究现状,重点对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构及其电化学性能进行了总结和探讨,并对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的发展前景进行了展望。

阀控密封铅酸蓄电池反应机理分析

作为电动车用电池,铅酸蓄电池仍然存在着比能量低、充电接受能力差、活性物质利用率低等缺点,板栅的腐蚀、负极硫酸盐化、析氢、析氧等现象会引起充放电过程中不必要的副反应,这将导致电池容量的损失及衰减。总结了阀控密封铅酸蓄电池(VRLA)及其正负极的反应机理,并对各种反应机理做了比较和评价。详细介绍了负极反应中溶解沉淀机理、固相反应机理和固相反应-溶解沉淀机理,以及正极反应中胶体结构上的PbO2形成机理、液相生成机理和固相生成机理。最后提出了提高铅酸蓄电池性能的几种方法,并对铅酸蓄电池的发展做出了展望。