原位聚合制备PANI/GO复合材料及其电化学性能研究

利用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(IR)等方法对其结构和形貌进行了表征。利用自制的PANI/GO复合材料作为电极材料分别组装了超级电容器及锂离子电池,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,GO在不同的电化学器件中均能够明显改善PANI的电化学性能。以PANI/GO作为超级电容器电极材料,放电时其比电容达413.28F/g,高于纯PANI的322.56F/g,1 000次循环后,容量保持率为70%。以PANI/GO作为锂离子电池正极材料,0.1C下首次放电比容量达104.4mAh/g,50次循环后,容量未见衰减。

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的合成与晶体结构(英文)

Spinel LiMn2O4 powders were prepared using two-step synthesis method consisting of solid-state reaction method and citrate modified sol-gel method. The effects of the calcination temperature and the Li/Mn ratio of raw materials were studied on the physicochemical and electrochemical properties of the spinel LiMn2O4 powders, such as crystallinity, lattice constant and density. The title compound was characterized by powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Polycrystalline LiMn2O4 powers calcined at 750 ℃ were found to be composed of very uniformly-sized microcrystal with an average particle size of 300 nm. The improvement in electrochemical properties was mainly attributed to the process of re-grinding by absolute alcohol.

尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)电极材料的合成与电化学性能研究

分别采用三种方法合成了尖晶石型Li4Ti5O12电极材料．考察了不同的工艺条件对目标材料性能的影响．应用XRD、SEM、LSD、CV、AC impedance以及恒流充放电测试等手段对目标材料进行了结构表征和性能测试．结果表明,利用溶剂分散湿磨可以在较短的时间内得到纯相的Li4Ti5O12．葡萄糖的加入能够提高Li4Ti5O12导电性,使材料具有良好的嵌锂性能．在0．2C倍率下进行充放电测试,其可逆比容量超过160mAh·g-1,44次循环后,容量没有明显衰减．Li4Ti5O12／LiFePO4实验电池测试表明Li4Ti5O12是可选的锂离子负极材料．

Mn掺杂LiFePO4的结构及电化学性能研究

利用高温固相反应法在惰性气氛下合成了掺Mn的LiFePO4正极材料。考察了Mn2+的掺杂浓度对于目标化合物结构及其电化学性能的影响。应用XRD、循环伏安和恒流充放电等方法对产物进行了结构表征和性能测试。结果表明,产物具有单一的橄榄石型结构,Mn2+掺杂并未影响目标产物的结构,而是与LiFePO4形成了LiFe1-yMnyPO4(y为Mn的掺杂浓度)固溶体。目标产物具有优良的电化学性能。充放电测试表明,在0.1C倍率下放电,LiFe0.5Mn0.5PO4材料的首次放电比容量达129.1mAh/g,在4.1及3.5V处各存在一个放电平台。充放电循环20次循环后,容量仍保持在120.9mAh/g。利用循环伏安测试分析了Mn的改性效果及锂离子在目标化合物中脱嵌的过程。

尖晶石型锂锰氧化物正极材料的研究进展

概述了尖晶石锂锰氧化物的合成技术和电化学性能改进两方面的研究进展,并介绍了国内外有关尖晶石LiMn2O4的研究工作。对高温反应而言,包括高温固相反应法、熔融浸渍法、微波烧结法及其他改进的方法;在低温反应方法中,主要讨论了溶胶凝胶法、共沉淀法及乳化干燥法等。对尖晶石锂锰氧化物的各种制备方法中存在的优缺点进行了比较和评述。从比容量、循环性能及高温性能三个方面对尖晶石的电化学性能进行了综述。提高比容量,改善循环性能,尤其是高温下的循环性能将是今后LiMn2O4研究的发展方向。

Zr^(4+)离子掺杂对LiFePO_4结构及电化学性能的影响

应用固相反应法于惰性气氛下合成掺Zr的L iFePO4正极材料.考察Zr4+掺杂浓度对于目标化合物结构及其电化学性能的影响.XRD,交流阻抗和恒流充放电测试等实验表明,少量的Zr4+掺杂并未影响目标材料产物的结构,反而有利于降低L iFePO4电荷转移反应的阻抗,从而有利于克服该电极过程中的动力学限制.该正极材料表现出优良的倍率放电性能,在0.1C倍率下,L i0.99Zr0.01FePO4的首次放电比容量达135.6mAh.g-1.30次循环后,容量衰减仅3.8%.

LiFePO4的合成及其热分析动力学

在惰性气氛下,以Li2CO3、FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4为原料,用高温固相方法合成了橄榄石型LiFePO4材料.利用不同升温速率的热重及差热分析研究了固相合成LiFePO4的反应动力学.研究表明,LiFePO4的高温固相合成过程可分为三个步骤,利用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分别计算了各个反应阶段的表观活化能.用Kissinger法确定每个反应阶段的反应级数和频率因子,并给出了各个阶段的动力学方程.根据动力学研究的结果,采用优化的固相分段法合成了碳包覆改性的LiFePO4正极材料.利用X射线衍射、扫描电镜及恒流充放电对材料进行了物性表征及性能测试.结果表明,该材料具有单一的橄榄石结构,颗粒尺寸细小均匀,0.1C倍率放电时表现出良好的电化学性能.

Mg^(2+)掺杂对LiFePO_4结构及电化学性能的影响

以MgAC2为掺杂源,采用固相反应法在惰性气氛下合成了掺Mg的LiFePO4正极材料,考察了Mg2+对于目标化合物物理及电化学性能的影响。采用粉末X射线衍射和扫描电镜技术对产物的结构、形貌及粒度等进行了表征,通过恒电流充放电和交流阻抗技术对其电化学性能进行了研究。结果表明:少量的Mg2+掺杂并未影响产物结构,但却有利于减小LiFePO4电荷转移过程中的阻抗,克服该过程中的动力学限制。在0.1C倍率下放电,掺杂LiFePO4与未掺杂LiFePO4的初始放电容量分别为136.9和111.8 mA.h/g,循环50次后,容量分别为135.6和83.9 mA.h/g;与未掺杂的LiFePO4相比,掺镁后的LiFePO4具有更为优良的循环性能。

LiFePO4/C正极材料的液相合成及电化学性能研究

尝试对共沉淀法进行改进,利用自制的加料装置合成了橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料.应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、循环伏安(CV)以及恒电流充放电测试等方法对目标材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明采用该法得到的样品具有单一的橄榄石结构,样品形貌规则,粒径细小均匀.改性后的材料具有较高的首放容量及良好的循环稳定性能.0.1C倍率下充放电测试表明,其首次放电比容量超过145mAh·g-1,50次循环后,容量没有明显衰减.0.2C和0.5C倍率下的平均放电容量分别为130及120mAh·g-1,循环过程中样品表现出较好的循环稳定性.

钠离子电池正极材料Na(Fe_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3))O_2的制备及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成钠离子电池正极材料Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2,通过扫描电镜、充放电测试等方法,对Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2材料的表面形貌以及电化学性能进行研究,并探索络合剂柠檬酸用量对材料电化学性能的影响.结果表明:当柠檬酸与该材料中过渡金属总摩尔比为1∶1时,合成的Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2材料晶粒分散均匀,粒径均一,颗粒大小约为0.5μm.电化学性能测试表明该产物具有高的放电比容量、优良的循环性能和倍率性能.在10 m A/g的电流密度下首次放电比容量为132.2 m Ah/g,25次循环之后容量仍能达到112.2 m Ah/g,容量保持率达到84.9%.在1 C的放电倍率下,其放电比容量仍能达到84.1 m Ah/g.

MnO@N-C双功能氧电极催化剂的制备与电化学性能

为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催化剂进行表征,并将其用于锌空气电池,考察该催化剂的催化性能和电池性能。结果表明:ZIF8的加入为材料提供了丰富的氮(N)源和碳(C)源,增加了催化活性位点,提高了催化剂的导电性和活性,同时,通过2种材料之间的协同作用,使MnO@N-C催化剂实现了较高的双功能性能;催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)半波电位为0.78 V,与Pt/C催化剂(0.81 V)相接近,同时MnO@N-C催化剂还具有较低的Tafel斜率(113.74 mV/dec);在10 mA/cm^(2)下催化剂的氧析出(OER)电位E_(j=10)为1.66 V,与贵金属催化剂IrO_(2)(1.66 V)相当;使用MnO@N-C催化剂组装的锌空气电池峰值功率密度达到121 mW/cm^(2),在10 mA/cm^(2)下可稳定循环80 h,显示MnO@N-C催化剂具有优异的电化学循环稳定性,是一种非常有前途的高性能锌空气电池氧电极双功能催化剂。

非水溶胶的研究进展

简述了非水溶胶的各种制备方法以及制备过程中反应体系的浓度、非水介质的种类、溶液的 p H值等因素的影响。对非水溶胶的应用 ,尤其是在制备各种功能材料方面的应用进行了介绍。此外对溶胶稳定性理论包括经典的 DLVO理论、空间稳定理论及空缺稳定理论方面的研究进行了综述 ,同时指出了稳定性领域仍存在不确定因素。

有机金属框架衍生物的制备及其在锂硫电池隔膜改性中的应用

为利用有机金属框架衍生的碳材料来提高锂硫电池的电化学性能,采用溶剂热法首先合成出有机金属框架2-甲基咪唑锌盐MOF材料(ZIF-8),再通过管式炉高温碳化形成沸石咪唑盐骨架衍生的多孔碳材料(ZPC),并将其用于对锂硫电池的隔膜改性;采用SEM观察材料的形貌,通过N2吸附-脱附实验测量ZPC的比表面积,用恒流充放电测试材料的电化学性能,并与传统碳材料Super P进行对比。结果表明:ZPC比表面积为972.238 m2/g,远大于Super P的比表面积;0.1 C倍率条件下,ZPC改性隔膜组装电池的初始放电比容量达到1315.0 mA·h/g,优于普通PP隔膜电池(1256.5 mA·h/g)和Super P改性隔膜电池(1288.1 mA·h/g);循环50圈后,ZPC改性隔膜电池放电比容量仍可达到907.1 mA·h/g,比普通隔膜电池和Super P改性隔膜电池分别提高了74.4%和15.2%;并且每圈的库伦效率都大于97%,表现出了较好的充放电性能和循环稳定性。

聚吡咯/硫复合材料的制备及性能

为了抑制穿梭效应,提高锂硫电池的电化学性能,采用一步法制备聚吡咯/硫的复合材料。以过硫酸铵作为氧化剂、乙醇作为分散剂,用化学氧化聚合法制备导电聚吡咯的同时,原位沉积包覆硫,研究过硫酸铵和吡咯单体以不同氧化比反应制备聚吡咯/硫复合材料,并用SEM和TEM测试观察材料的形貌,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明:当过硫酸铵与吡咯以1∶1复合时,得到的聚吡咯/硫复合材料有较好的形貌;组装的电池在0.1 C的恒电流充放电测试下,初始放电比容量可以达到943.3 m A·h/g,循环20圈后,放电比容量仍然保持在747.9 mA·h/g,并且每圈的库伦效率都大于97%,表现出了较好的充放电性能和循环稳定性。

锂氧电池正极催化剂的制备及性能

为了降低电池极化现象,提升锂氧电池的电化学性能,采用液相扩散法制备锶掺杂的ZIF-8催化剂材料。以硝酸锶和乙酸锌为金属离子本体原料,以2-甲基咪唑为有机配体,以聚乙烯吡咯烷酮为结构导向剂,液相扩散获得锶掺杂的ZIF-8催化剂材料,并通过SEM和TEM测试考察材料的形貌,TGA测试验证材料的结构稳定性,同时借助电化学设备测试材料的电化学性能。实验结果表明:当硝酸锶和乙酸锌的摩尔比为2∶1时,得到的Sr-ZIF-8材料呈六边形片状的形貌;TGA测试表明该材料有较好的结构稳定特性;将材料制成电极应用到锂氧电池中,在100 mA/g的电流密度下,进行恒流充放电测试时,电池首圈可获得4048.5 mA·h/g的放电比容量,放电平台电压值为2.67 V,放电过程的过电势仅为0.29 V;在进行限容300 mA·h/g的条件下,同样的电流密度下可循环27圈,表现出了较好的循环稳定性能。

Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料的制备及电化学性能研究

利用不同的方法合成了Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料,通过X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗等方法对Na_3V_2(PO_4)_3/C材料进行了结构表征及性能测试。通过改变合成方法,考察了不同合成路径对于材料结构、微观形貌及电化学性能的影响。研究发现,利用水热法合成的Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料的颗粒呈类球形,粒径尺寸为50nm。电化学性能测试表明,0.1C倍率下,其首次放电比容量接近理论值,达到117.3mAh/g,50次循环后容量保持率为97.3%。2C倍率下,其放电容量仍能达到81.6mAh/g,循环10次后容量未见衰减。

钠离子电池正极材料Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2的制备及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成钠离子电池正极材料Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.4))O_2,并对其进行Mg元素掺杂合成Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2材料,分别对2种材料的表面形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明:掺杂合成的样品Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2同样具有O3型层状结构,虽然首次放电比容量降低至125.6 m Ah/g,但是其循环性能和倍率性能却明显优于原始样品。在循环50次之后,其放电比容量仍可达114.7 m Ah/g,对应的容量保持率为91.3%。在1 C倍率下,仍能释放出90.1 m Ah/g的可逆容量。此外,交流阻抗结果表明,该材料具有更小的电荷转移阻抗。

稀土元素La^(3+)、Nd^(3+)和Y^(3+)对NASICON型固体电解质的掺杂改性研究

采用固相法制备了稀土元素La、Nd和Y掺杂的NASICON型Na_(3+x)Zr_(2-x )M_xSi_2PO_(12)钠离子固体电解质材料,并探讨了La、Nd和Y的掺杂对NASICON材料致密性和电化学性能的影响。结果表明:相同比例掺杂情况下,La、Nd和Y的掺杂均能改善NASICON材料的致密程度,并表现出良好的电化学性能,其中La掺杂的固体电解质材料离子电导率最佳,室温下总离子电导率可达到(1.09×10^(-3))S/cm。

Ru@ZrO_(2)/C-273催化剂的制备及其在锂氧电池中的电化学性能

为开发具有高能量密度的锂氧电池,以PS微球为模板,合成了Uio-66衍生的ZrO_(2)/C-273复合材料,负载Ru后得到Ru@ZrO_(2)/C-273正极材料,组装锂氧电池,并对其性能进行了测试。实验结果表明:Ru@ZrO_(2)/C-273锂氧电池可以有效提高锂氧电池的放电性能,当电流密度为100 mA/g时,具有7429 m Ah/g的放电比容量,高于Ru@ZrO_(2)/C锂氧电池的放电比容量(6164 mAh/g);随电流密度的不断增加,Ru@ZrO_(2)/C-273锂氧电池在200 mA/g和300 mA/g的电流密度下分别可以获得6598 m Ah/g和4533 mAh/g的放电比容量;在限制比容量为500 mAh/g的循环测试中,Ru@ZrO_(2)/C-273锂氧电池具有较好的稳定性,可以稳定循环45圈。

非全日制研究生智能网络教学平台的构建

如何提高教学质量是目前非全日制研究生教育中亟待解决的问题。本文构建了一种适用于非全日制研究生的智能网络教学平台,可实现网上授课、网上答疑、网上选课、资料下载等,更好地满足非全日制研究生的学习需要。