锂离子电池正极材料LiFe(MoO4)2的制备及其电化学性质

采用固相法合成纯相的LiFe（MoO4）2材料.利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和超导量子干涉仪（SQUID）对其晶体结构及其磁学性质进行研究,并采用恒流充放电测试研究该材料在3.0-1.0V内的电化学性质.电化学测试表明,LiFe（MoO4）2作为正极材料具有良好的循环性能,稳定比容量为200mA·h/g,充放电效率为98.5%.

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的冻干干燥法制备及电化学性质

通过冻干干燥法辅助制备了分布均匀的纳米Li_2FeSiO_4材料.通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、循环伏安(CV)和充放电测试等手段对材料的结构及电化学性能进行了表征.结果表明,冻干法处理后得到的Li_2FeSiO_4材料颗粒尺寸更小,能够缩短锂离子的扩散距离;同时较大的比表面积可以使材料与电解液接触更加充分.在1.5~4.8 V电压范围内,与采用传统烘干干燥法制备的材料相比,采用冻干法制备的材料表现出更高的可逆比容量,并具有良好的倍率性能和循环稳定性.

单原子催化剂在锂硫电池中的研究进展

锂硫电池因其较高的理论比容量和能量密度而成为最有前途的下一代储能系统之一。然而,硫和放电产物硫化锂的低导电率、可溶性多硫化锂(LiPSs)的穿梭以及缓慢的反应动力学致使锂硫电池的循环寿命短、倍率性能低。近年来,研究表明具有强催化活性的单原子(SAs)是理想的LiPSs锚定中心和催化位点。用SAs修饰正极和隔膜有助于吸附多硫化物并催化其转化,修饰负极则可显著提高锂的剥离/沉积效率,抑制锂枝晶的生长。本文综述了SAs在锂硫电池中的研究进展,包括材料合成、表征方法以及应用方向。最后,对SAs应用在电池中所面临的挑战和未来发展方向进行总结。

非金属阳离子水系二次电池研究进展

水系电池以其安全性高、环境友好、离子导电率高等优点,在规模储能领域展现出良好的应用前景。电荷载流子是二次电池关键的组成部分,决定着电池的机制和性能。相较于被广泛研究的金属离子作为载流子的二次电池,以非金属阳离子,如NH_(4)^(+)、H^(+)、H_(3)O^(+),作为电荷传输载体的研究却相对较少。与金属离子作为载流子相比,非金属离子载流子通常具有更小的水合离子半径、更低的摩尔质量,因此往往展现出更高的扩散速率与较长的循环寿命,且其制造成本更为低廉。然而,开发适于储存非金属离子的电极材料仍面临诸多挑战。本文对近几年相关研究报道进行总结。首先,介绍并讨论了非金属离子与金属离子作为载流子之间的差异;随后,总结了基于质子、水合氢离子、铵根离子和其他非金属载流子水系电池的最新研究进展;重点分析了由非金属离子存储所诱发新的电池化学与反应机制。最后,综合分析,认为通过材料结构优化工程,并且扩大电解液的工作电压区间,是有效提升水系非金属离子电池性能的必要途径之一。

静电纺丝法制备Si/C复合负极材料及其性能表征

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为高分子聚合物配体，采用静电纺丝法制备了Si／C复合负极材料。利用PVP高温烧结形成的碳作为体积缓冲骨架，有效地解决了硅在循环过程中的体积膨胀和粉化问题。采用x射线衍射rXRD）、拉曼光谱（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的晶体结构及微观形貌进行了研究。结果表明，材料整体呈纤维状分布，纤维直径300～400nm，Si粒子以“麦穗状”均匀地分布在由无定形碳构成的纤维上。电化学测试结果表明，复合材料首次充放电的不可逆容量为294．9mAh／g，是由于电极与电解液界面间固态电解质（SEI）膜的形成所致。另外，复合材料在低倍率（0．1c、0．2C和0．50和高倍率（1．0C和2．0℃）下均具有较高的库伦效率及较好的循环稳定性。

冰晶石型氟化物(NH_4)_3FeF_6的水热合成及其磁学性质

首次采用水热法合成了冰晶石型氟化合物(NH_4)_3FeF_6,其结构和性质经X-射线粉末衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析表征。(NH_4)_3FeF_6属立方晶系,空间群Fm-3m,晶胞参数a=b=c=0.913 0 nm。对磁化率进行了表征。结果表明:随着温度降低,磁有序与晶体特征和孤立的磁单元有关。

锥冰晶石型氟化物K_5V_3F_(14)的水热法制备及其磁性能

采用水热法制备了锥冰晶石型氟化物K_5V_3F_(14)(1),其结构和性能经元素分析,XRD,SEM,TG-DTA和磁性分析表征。结果表明:1属四方晶系,空间群P4/mnc,晶胞参数a=0.762 9 nm,b=0.762 9 nm,c=1.166 7nm。1的热分解温度>400℃。T<16 K时,1为亚铁磁性;T=0 K时,1出现磁饱和现象。

Zn^2＋掺杂富锂层状正极材料Li1.13Ni0.3-xMn0.57ZnxO2的合成与电化学性质

将通过共沉淀法制备的M（OH）2（M=Mn,Ni）前驱体与Zn O和Li2CO3混合,合成了不同Zn2＋掺杂量的Li1.13Ni0.3-xMn0.57ZnxO2材料.X射线衍射结果表明,Zn2＋掺杂提升了材料的层状属性,降低了Li＋/Ni2＋混排程度.在2.0~4.8 V电压范围内,Zn2＋掺杂材料表现出更高的可逆比容量,并具有良好的倍率性能和循环稳定性.示差扫描量热测试结果显示,Zn2＋掺杂材料的热安全性能明显优于未掺杂材料.在所合成的材料中,Li1.13Ni0.29Mn0.57Zn0.01O2（Zn2＋掺杂量x=0.01）具有最高的放电容量、最好的倍率性能和循环稳定性及极佳的热安全性能.

Ca0.5Ba0.5MnO3多铁性的第一性原理

利用第一性原理电子结构计算方法,通过对CaMnO3,BaMnO3的软声子模式分析,构造出一种Ca0.5Ba0.5MnO3(CBMO)合金结构.此合金可同时具有源于Mn原子的铁电(ferroelectric,FE)性与铁磁(ferromagnetic,FM)性,其中G型反铁磁(antiferromagnetic,AFM)构型下的电极化强度为6.70μC/cm2,铁磁构型下的电极化强度为23.214μC/cm2.其产生的机制是半径较大的Ba原子可导致晶格发生应变,产生有效负压,减弱CaMnO3的反铁畸变(antiferrodistortive,AFD)模对铁电模的抑制,进而诱导铁电极化.此性质意味着这种材料在磁场的作用下,由G型反铁磁构型转变为铁磁构型时的电极化强度会发生显著变化.基于第一性原理电子结构计算给出的不同磁结构总能,进一步拟合出了海森堡模型的参数,并针对其哈密顿量展开了有限温度下的Monte-Carlo模拟,模拟出的奈尔温度为70 K.这些结果从理论层面提出了一种新型的、源于相同原子的,并可能提供有效磁电耦合的多铁材料,并且可以为今后类似系统的相关实验提供理论参考.

氮掺杂硅酸亚铁锂正极材料的制备及电化学性能

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的硅酸亚铁锂正极材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、充放电测试和交流阻抗测试(EIS)等对材料的结构及电化学性能进行了表征.结果表明,N元素已掺杂到Li_2FeSiO_4材料晶格中,样品具有较小的颗粒尺寸和优异的动力学性能,表现出较好的充放电比容量和倍率特性,首次放电比容量为130 mA·h/g,循环50次后比容量仍可达到124mA·h/g,容量保持率高达95%.

钙钛矿型氧化物AgTaO3光催化性质的研究

采用水热法制备钙钛矿型化合物AgTaO_3粉末晶体,采用粉末X-射线、扫描电子显微镜(SEM)和固体紫外漫反射光谱对化合物进行结构和物理性质表征,并采用BET法测定比表面积。通过光催化降解苋菜红实验测定AgTaO_3的光催化性能。Rietveld精修结果表明,化合物AgTaO_3属于正交晶系,空间群为Pcmn。该化合物的光催化性质测试表明,此化合物在室温下具有很高的光催化性质,在紫外光照射下能有效地降解染料苋菜红。