中空多壳层CoFe_(2)O_(4)的制备及锂离子电池性能研究

以二元金属氧化物CoFe_(2)O_(4)为研究对象,通过次序模板法制备了CoFe_(2)O_(4)中空多壳层结构(HoMS)材料;对其形貌、结构进行了表征;考察了壳层结构与电化学性能之间的关系.电化学测试结果表明,双壳层-核CoFe_(2)O_(4)中空球具有最高的放电比容量(1354.4 mA·h/g)、优异的倍率性能和循环稳定性,其独特的结构优势和最优的空腔体积占有率使其在多次循环过程中能始终保持结构和电化学性质的稳定.

中空多壳层结构TiN修饰隔膜对锂硫电池性能的增强

锂硫电池(lithium-sulfur(Li-S)batteries)具有远高于锂离子电池的理论比容量.然而,硫的导电性差,充放电过程中体积变化剧烈,其放电中间产物易溶于电解液并穿过隔膜,造成穿梭效应,导致锂硫电池的实测比容量低、循环寿命短.本文设计构筑了中空多壳层结构氮化钛(TiNHoMS),作为锂硫电池隔膜修饰材料,有效解决了上述难题.氮化钛具有优异的导电性,能够催化硫和多硫化锂的氧化还原转化.HoMS具有多个壳层和多层内部空腔,能提供多重空间阻隔和丰富的多硫化锂吸附位点,从而有效抑制穿梭效应,并且能够缩短电子/离子传输路径.得益于此,采用三壳层TiNHoMS修饰隔膜的锂硫电池性能显著提高,远优于采用未修饰隔膜电池的性能.测试结果表明,在1 C电流下,初始比容量由642 mAh/g提高到1134 mAh/g,而且300次循环后比容量仍保持在792 mAh/g.通过一系列电化学表征分析发现,TiNHoMS提高了隔膜对电解液的浸润性,催化了硫正极的氧化还原反应,抑制了多硫化锂的穿梭效应,从而有效地提高了锂硫电池的比容量和循环稳定性.

中空纳米结构在表界面化学能源存储中的应用

中空纳米结构因具有有效比表面积大、传输路径短、缓冲性能好等优势,在能源转换和存储领域受到人们的广泛关注,本综述详细总结了中空纳米结构材料在以超级电容器为代表的表界面化学能源存储领域的研究进展.首先介绍了表界面化学能源存储的机理和挑战;其次详细讨论了中空材料的微观结构参数对表界面化学能源存储装置性能的影响;然后系统概述了近年来研究者如何利用中空纳米结构解决表界面化学能源存储中的问题并优化电容器性能;最后,展望了中空纳米结构在表界面化学能源存储中面临的挑战和未来的发展方向.