前沿科研成果融入《电化学基础实验》课程的探索与实践

基于氧化还原法设计了一种低温引发吡咯发生原位链式聚合反应,在锰酸锂材料颗粒表面形成致密保护层,有效提高锰酸锂作为锂离子电池正极材料的循环稳定性,并将此实验融入本科生电化学基础实验课程中。本实验可以锻炼本科生的高分子材料合成实验能力,熟悉氧化还原引发剂引发聚合的原理,了解锂离子纽扣电池组装工艺以及聚吡咯包覆对提高锰酸锂材料储锂性能的机制,培养学生的科研潜力。

二硫化钼花状纳米颗粒作为高性能锂离子电池负极材料的研究

在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)形貌调节剂的辅助下,采用水热法合成了均匀的二硫化钼花状纳米颗粒。制得的二硫化钼花状纳米颗粒半径约为150nm。花状的纳米结构能够有效地缩短锂离子传输距离,提供更多的电化学活性位点,从而提升材料的电化学性能。将其用作锂离子电池负极材料,二硫化钼花状纳米颗粒在电流密度为100mA/g的情况下,呈现1 038mAh/g的高比容量,且具有较好的循环特性,循环100圈后容量保留率达到86%,在大的电流密度5 000 mA/g下,容量仍可保留655mAh/g,展现了优异的倍率性能。

抑制锌枝晶的新型负极材料ZnSO_(4)·3Zn(OH)_(2)·H_(2)O@石墨烯的制备

锌的可充电电池有良好的电化学性能,但锌枝晶的问题会导致其库伦效率降低,发生短路,甚至形成"死锌"。利用沉淀法制备新型复合材料ZnSO_(4)·3Zn(OH)_(2)·H_(2)O@石墨烯作为电池的负极,使用2 mol/L K_(2)SO_(4)作为电解液,利用沉淀-溶解机制以达到实现抑制锌枝晶的目的。采用X线衍射仪(XRD)对循环前后的负极材料进行表征,用电子扫描显微镜(SEM)观察其形貌,结果表明,制备的新型负极材料在2 mol/L K_(2)SO_(4)电解液中能够完成1000次全放电/充电循环,库伦效率接近100%,容量保持80%,可以有效抑制锌枝晶,以实现电池的长循环稳定性。

一种具有高能量密度、长循环寿命的水基可充电锰酸锂/锌实用电池

本文报道了一种达到实际使用规格的水基可充电锌离子大电池,该电池以锰酸锂为正极材料、锌粉为负极材料,电流10 A时其能量密度可达80 W h kg^-1,成本低于0.4 RMB kg^-1.该电池体系使用一种专门开发的石墨-尼龙复合集流体作为正极集流体,该复合集流体具有耐腐蚀性强、重量轻、价格便宜的特点.通过向电解液中添加尿素的方法有效地抑制了锌枝晶生长.该电池在10 A电流下充放电400次,容量保留率达到90%.该电池可应用于电动自行车、混动汽车及其他储能领域.