光辅助锂−二氧化碳电池催化剂的设计策略与反应机理研究进展

光辅助Li-CO_(2)电池具有理论能量密度高、环境友好等特点,是下一代高比能电池系统的重要发展方向。然而,正极处CO_(2)还原/析出反应存在动力学缓慢等问题,限制了Li-CO_(2)电池发展。光辅助技术利用正极负载的光催化剂吸收光能,产生电子和空穴以驱动化学反应,有利于提升电池性能。本文阐述了光辅助Li-CO_(2)电池的光化学原理及充放电反应机制,详细列举了正极光催化剂的设计策略及具体实例。通过深入探讨Li-CO_(2)电池的光催化反应机理,进一步理解了光催化剂结构对电池性能的影响机制。此外,还讨论了光辅助Li-CO_(2)电池的基本认识、当前面临的挑战以及对光催化剂发展前景的展望,可为新能源材料领域的技术研究提供参考,有助于推动Li-CO_(2)电池的实用化进程。

含导电聚苯胺类锂离子电池复合材料的现状及发展趋势

导电聚苯胺(PANI)是近十年来研究最多的导电聚合物,具有比容量高、氧化还原可逆性好、电导率高、合成方法简单、成本低等特点,在化学电源和超级电容器中的应用最为广泛。导电聚苯胺复合材料的合成方法主要分为:原位复合法、共混法、自组装和电化学复合法等。导电聚苯胺复合材料可作为高能物质用于研发电极材料,但目前利用导电聚苯胺对锂离子电池三元正极材料进行修饰改性的研究较少。综述了导电聚苯胺及其复合材料的热电化学性能,重点对导电聚苯胺/锂离子电池复合正极材料的性能进行了阐述。最后对导电聚苯胺复合材料的应用和研究方向进行了总结,并简述了导电聚苯胺包覆改性LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2复合材料的应用和展望。

氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌镍

研究Mextral54-100(HA)和Mextral54-100+TRPO(HA+TRPO)两种萃取体系从氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌镍的性能,确定锌镍分离的最佳工艺。结果表明:HA萃取体系在初始pH为9.0时对镍具有较高的选择性萃取能力,而HA+TRPO萃取体系在初始pH为7.2时对锌具有较高的选择性萃取能力。综合考虑,宜先采用HA体系萃取镍,然后采用HA+TRPO体系萃取锌。对于镍的萃取,在萃取体系为0.5mol/LHA、温度为25℃、初始pH为9.0和相比(O/A)为1:1的条件下,经4级萃取,镍的萃取率为98.5%,锌的共萃率小于6%;对含镍2.01g/L的镍负载有机相,经2级反萃,镍反萃率为99.8%。对于锌的萃取,在萃取体系为0.4mol/L HA+0.05mol/L TRPO、温度为25℃、初始pH为7.2和O/A为1:1的条件下,经2级萃取,锌萃取率为99.8%;对含锌3.12g/L的锌负载有机相,经2级反萃,锌反萃率为99.9%。通过采用不同的萃取体系和选择合适的萃取条件,获得氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌和镍的最佳工艺流程和技术参数。

氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌镉

研究Mextral54-100(HA)和Mextral54-100+TRPO(HA+TRPO)两种萃取体系从氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌镉的性能,确定出锌镉分离的最佳工艺。结果表明:HA+TRPO萃取体系在初始pH为7.2时对锌具有较高的选择性萃取能力,而不同pH条件下两种萃取体系对镉的萃取能力均很低。因此,宜采用HA+TRPO体系在初始pH为7.2条件下萃取锌,镉不被萃取而留在溶液中,实现锌与镉的分离。对于锌的萃取,采用0.4 mol/L HA+0.05 mol/L TRPO的协同萃取体系,在温度为25℃,初始pH为7.2,O/A相比为1:1的条件下,经2级萃取,锌萃取率为99.2%,镉的萃取率小于5%;对负载锌有机相,在温度为25℃,相比为2:1,硫酸浓度为0.1 mol/L的条件下,经2级反萃,锌反萃率为99.9%。萃余液中的镉可通过化学沉淀法将其沉淀回收。通过选择合适的萃取体系和萃取条件,获得了氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌和镉的最佳工艺流程和技术参数。

Li_3VO_4修饰富镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料的电化学性能

采用湿法融合技术及高温固相法合成Li_3VO_4包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法研究材料的结晶相、形貌、微观结构。研究表明,Li_3VO_4均匀地包覆在Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O_2表面,未改变原材料的材料结构和形貌,包覆层厚度为1～2 nm。不同含量的Li_3VO_4对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料进行修饰研究表明,3%(质量)Li_3VO_4包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2在1 C下100次循环后容量保持率为94.13%,具有最佳的倍率性能和循环性能。此外,循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)分析表明,Li_3VO_4能提高Li+电导率,抑制活性材料与电解液之间的副反应,提高材料的电化学性能。

Li2ZrO3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的复合材料及其电化学性能

以Zr(NO_3)_4·5H_2O和CH_3COOLi·2H2_O为原料,采用湿化学法,将Li_2ZrO_3包覆在LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2锂离子电池正极材料的表面,研究Li_2ZrO_3不同包覆比例对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2电化学性能的影响。SEM、TEM、EDS谱图分析表明,Li_2ZrO_3层均匀地包覆在LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2表面,其厚度约为8 nm。与纯相相比,1%(质量分数)Li_2ZrO_3包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2复合材料在1.0 C下首次放电比容量为184.7 mA·h·g^(-1)、100次循环之后放电比容量为169.5 mA·h·g^(-1),其容量保持率达到91.77%,表现出良好的循环稳定性。循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试结果表明,Li_2ZrO_3包覆层抑制了正极材料与电解液之间的副反应,减小了材料在循环过程中的电荷转移阻抗,从而提高了材料的电化学性能。