碳纳米管的功能化及其电化学性能

超级电容器作为一种新型的储能元件,以其快速储存、释放能量等优点,近年来成为各国科研工作的研究重点和焦点[1￣3],并在数据记忆存储系统、便携式仪器设备、后备电源、通讯设备、计算机、燃料电池、电动车混合电源等许多领域都有广泛的应用前景[4]。目前,超级电容器用的电极材     

V2（SO4）3的制备及其在固体钒电池中的应用

以V2O5为原料,利用电解还原方法制备三价钒电解液,此电解液蒸发结晶后得到的V2（SO4）3固体,可组装成固体钒电池。固体钒电池在5 mA/cm2时电池的能量效率可达94.00%,比液流钒电池高出6%;其能量密度为54.18 Wh/kg,是液流钒电池的两倍。充放电实验结果表明,所制备V2（SO4）3固体电化学活性高,所用固体钒电池有望应用于移动电源和动力汽车。     

FTIR研究LiFePO4的充放电过程

随着便携式电子设备的日益普及,人们对支撑这些设备运行的后备电源提出了越来越高的要求.锂离子电池与传统的铅酸和镍镉电池相比具有更大的电动势、更大的比能量(120～150 Wh/kg,是常用的Ni-Cd电池的2～3倍)以及较好的充放循环性能,因此成为目前使用较多的高性能便携能源设备.作为锂离子电池的重要组成部分,正极材料一直是人们重点研究的一个内容,目前应用较广的是LiCoO2,它具有放电电压高、放电平稳、高倍率放电性能好、比能量高、循环性好和生产工艺简单等优点,但由于Co的毒性大、储量低导致这种材料不环保、价格高,并且由于Co4+的高氧化性使LiCoO2只能获得理论值一半的容量,并存在一定的过充电安全隐患,因此人们一直在寻找更好的正极材料.1997年Padhi等人[1]首次报道了具有橄榄石结构的LiFePO4可以作为锂离子电池正极材料,这种材料具有较平坦的3.4 V电压平台、较高的比容量(大于160 mAh/g)、所含元素储量丰富、绿色环保、易于制备和安全性好等优点,被认为是有望替代LiCoO2的正极材料,成为近年来这一研究领域的热点.为了了解LiFePO4的电化学反应机理,Padhi[1]和Takahashi[2]等人用XRD研究了LiFePO4化学脱锂和电化学脱锂后的结构变化,表明Li+的脱嵌过程中LiFePO4和PO4两相共存.Burba等人[3]也使用FTIR和Raman光谱研究了LiFePO4化学脱锂后的结构变化,表明分子光谱是研究LiFePO4结构变化的很好手段,为了更深入理解LiFePO4电化学反应过程中的变化, 本文使用FTIR对LiFePO4在充放电过程中不同充放电阶段的结构变化进行了研究.     

电位滴定法测定钒电池电解液中不同价态的钒

钒电池是以钒离子溶液为正负极活性物质的蓄电池[1,2]。钒各种价态的化学行为都很活跃,其中VO 2/VO2 及V3 /V2 两电对电位相差约为1.25 V。钒电池的工作原理如下:正极:V(Ⅳ)→V(Ⅴ) e充电V(Ⅴ)→V(Ⅳ)-e放电负极:V(Ⅲ) e→V(Ⅱ)充电V(Ⅱ)-e→V(Ⅲ)放电基于钒电池具有优于其它氧化还原电池的特点,如无交叉污染、反应速度快、可深度放电、易于增减电池功率和容量等,因而有着广泛的用途,如电网调峰、应急电源、动力电源等。由于钒电池正负极的活性物质均为钒离子,钒离子的电化学反应程度决定着电池的充放电效率,因此有必要建立一种经济、简便、安全、有效的价态钒分析方法。价态钒的分析方法主要有发射光谱法和电位滴定法等,目前钒电池用电解液中价态钒的分析以电位滴定为主,但报道的均是使用毒性较强、对人体危害较大的重铬酸钾作为滴定剂[3,4],而且操作相对繁琐。本法提出了一种以硫酸亚铁铵溶液为滴定剂的安全、简便、有效的各种价态钒的电位滴定分析方法。1试验部分1.1分析原理在强酸性介质中,4种价态钒离子不能3种以上共存,高价钒与低价钒氧化还原反应,这个反应是完全的也是定量的。因此本法以下面三个化学反应...     

集流体对可充镁电池电解液电化学性能的影响

系统研究了铂、镍、不锈钢(SS)、铜、铝五种金属集流体和碳纤维、石墨箔、碳布三种碳纸集流体对“一代” (Mg(AlCl₂BuEt)₂/THF)、“二代” ((PhMgCl)₂-AlCl₃/THF)可充镁电池电解液阳极氧化分解电位和镁沉积-溶出性能的影响。金属镍、不锈钢、铜、铝作为可充镁电池正极的集流体时, 充电至一定电压时自身均会发生腐蚀。其中, 镍和不锈钢可用作充电电压在2.1V(vs Mg/Mg²⁺)以下正极材料的集流体; 铜可用作充电电压在1.8V(vs Mg/Mg²⁺)以下正极材料的集流体。碳集流体比金属集流体具有更高的稳定性, 其中, 碳布作为集流体, 适用于充电电压在2.25V(vs. Mg)(对“一代”电解液)和2.95V(vs Mg/Mg²⁺)(对“二代”电解液)以下的正极材料。     

AgCuO2：制备及其在碱性溶液中的电化学行为

长期以来,由于M nO2碱性电池具有放电容量较大,比能量较高,低温性能优良,性能可靠等优点,因此传统的碱性电池一直采用M nO2作为正极活性物质,然而其容量的进一步提高受到了M nO2电极的限制[1]。随着人们对化学电源需求的日益扩大和现有电极材料资源的日益萎缩,寻求放电容量大、     

LiFePO4在饱和LiNO3溶液中的锂化行为

锂离子电池是目前应用最广泛的二次电池,均利用有机电解液。然而,有机体系锂离子电池存在易燃、易爆的安全隐患,限制了其使用范围。水溶液锂离子电池作为一类新型的二次电池[1￣10],使用水溶液电解液代替有机电解液,消除了因有机电解液与电极材料反应形成枝晶可能造成的燃烧、爆炸等安全隐患,使其在低电压电池如铅酸电池、碱锰电池等领域的应用有很大的竞争潜力[10]。目前,大量研究集中在选择合适的电极材料来组装水溶液锂离子电池,文献报道的水溶液锂离子电池正极材料主要有LiMnO4[1￣9]、LiNi1-xCoO2[10],但是LiMnO4在循环约20次后容…     

新型自增湿膜电极的制备及其燃料电池性能

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)是以环境友好的方式输出高功率密度的电能 ,有望应用于动力电源、家用电源、通信电源及便携式电源等领域 [1] .在 PEMFC的应用开发中 ,成本正在逐渐降低 ,各种贮氢系统也相继出现 .然而要使 PEMFC实现产业化还必须简化复杂的运行系统 ,提高电池的功率体积比与功率质量比 .为此 ,自增湿 PEMFC被视为最有希望的燃料电池应用技术 .自增湿膜电极是实现自增湿技术的根本途径 .Watanabe等[2 ] 首先提出用 Pt微粒与 Si O2 或 Ti O2 掺杂在电解质膜中制备自增湿 MEA,Pt微粒有效地阻止了氢氧的交叉扩散 ,并在…     

碳掺杂磷酸锰铁锂的制备、结构与性能

1、引言: 作为锂离子电池的正极材料,LiMnyFe1-yPO4中的Mn3 /Mn2 电对在4.0V(vs Li /Li)附近能实现锂离子的嵌脱,获得4.0V平台的容量而提高了电池的能量密度,因而引起了人们的极大兴趣[1].Yamada[2],Li[3]已经用固相法合成了LiMnyFe1-yPO4,发现当Mn的含量y=0.5～0.75之间时,材料的电性能达到最优.     

涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究

本文研究了使用涂碳铝箔作为正极集流体磷酸铁锂电池的性能。研究对比了使用普通铝箔和涂层铝箔的10 Ah软包磷酸铁锂电池的主要性能。研究表明:使用涂层铝箔不但可以提高磷酸铁锂材料的粘结性,而且使用导电涂层可以有效降低正极材料和集流体的接触内阻,从而减小电池内阻,提高电池倍率性能。与使用普通铝箔作为集流体相比,通过使用涂碳铝箔可以使得电池的内阻降低65%左右,但是,磷酸铁锂正极材料的克容量却偏低约5~10 mAh·g-1,首次效率也偏低4%左右;在快速放电15C倍率下,使用涂碳铝箔的电芯比使用普通铝箔容量提高约15%左右,10C放电倍率下,平台增加0.3~0.4 V;使用涂碳铝箔电芯的常温自放电率较高,但容量恢复率也较高;550周循环下,使用涂碳铝箔可以使得电池的循环性能提高约1%。而在电池低温性能方面,使用涂碳铝箔对低温性能并无改善。     

石墨烯/硫酸铅复合材料的制备及其在铅酸电池中的电化学性能

利用简单的浸渍法制备了石墨烯/硫酸铅复合材料,使得硫酸铅可以直接用作铅酸电池负极材料。该复合材料分别以100 mA·g^-1、200 mA·g^-1和300 mA·g^-1电流密度放电时,平均放电比容量分别可达到110、94和69 mAh·g^-1,而硫酸铅仅为49、5和0.5 mAh·g^-1,显示出复合材料在高倍率充放电下更好的比容量和再接受充电能力。循环伏安测试表明石墨烯的电容效应随扫描速率增大而增强,同时析氢也变得严重,使得复合材料在充放电过程中充电效率比纯硫酸铅低20%。在充放电过程中,石墨烯能够提高硫酸铅1倍以上的放电容量,并将充电电压提高0.1 V。XRD和SEM结果显示硫酸铅均匀分布在石墨烯片层上,没有出现团聚现象。     

Electrochemical study of intermetallic metal hydride as an anode material for Ni–MH batteries

The electrochemical behavior of Cobalt-free LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.4Fe_0.35 alloy electrode in alkaline solution was investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) at different number of charge/discharge cycles. A physicochemical model is developed in order to simulate impedance data. Kinetic parameters are obtained by fitting the electrochemical impedance spectrum performed at different number of cycles. The charge-transfer resistance decreases with increasing number of charge/discharge of cycles, whereas exchange current density and hydrogen diffusion coefficient parameters increase with increasing number of cycles. In addition, the specific surface area of LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.4Fe_0.35 alloy electrode increases due to pulverization and the formation of new active sites during charge/discharge cycling. The results of EIS measurements indicate that the performance of the LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.4Fe_0.35 metal hydride electrode was markedly improved with increasing number of cycles which is mainly attributed to the increase in the reaction surface area and the improvement in the electrode surface activation.     

石墨烯/硫酸铅复合材料的制备及其在铅酸电池中的电化学性能

利用简单的浸渍法制备了石墨烯/硫酸铅复合材料,使得硫酸铅可以直接用作铅酸电池负极材料。该复合材料分别以100 mA.g-1、200 mA.g-1和300 mA.g-1电流密度放电时,平均放电比容量分别可达到110、94和69 mAh.g-1,而硫酸铅仅为49、5和0.5 mAh.g-1,显示出复合材料在高倍率充放电下更好的比容量和再接受充电能力。循环伏安测试表明石墨烯的电容效应随扫描速率增大而增强,同时析氢也变得严重,使得复合材料在充放电过程中充电效率比纯硫酸铅低20%。在充放电过程中,石墨烯能够提高硫酸铅1倍以上的放电容量,并将充电电压提高0.1 V。XRD和SEM结果显示硫酸铅均匀分布在石墨烯片层上,没有出现团聚现象。     

钡添加剂对二次碱性锌电极性能的影响

采用直接化学合成法制备以钡作添加剂的二次碱性锌电极活性物质,样品的表面形貌及其晶态结构由SEM和XRD表征,并以循环伏安、充放电循环及电化学阻抗谱测定样品的电化学性能.实验表明,锌电极因Ba的添加而生成一种化学式为BaZn(OH)4·xH2O的锌酸钡,改善了电极的电化学性能.此外发现,Zn电极的电化学阻抗谱含有一个对应于电极表面放电产物覆盖率的时间常数.     

A Novel V<Subscript>2</Subscript>AlC Electrode Material for Supercapacitors

A novel V₂AlC electrode material for supercapacitors was investigated in this study. The structure and surface morphology were examined using X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The formation of irregularly shaped V₂AlC with different particle size distribution was confirmed by XRD and FESEM. The electrochemical measurements were performed by cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge discharge and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). V₂AlC electrode exhibited 27.6 F g^–1 of specific capacitance at the current density of 0.5 A g^–1. The specific capacitance of V₂AlC electrode remained 93.8% of the first cycle after 2000 cycles. V₂AlC has great potential for application in supercapacitors.     

Electrochemical behavior of PbO2/PbSO4 electrode in the presence of surfactants in electrolyte

The electrochemical behavior of PbO₂/PbSO₄ electrode is investigated in 4.5 M H₂SO₄ in presence of three surfactants, Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and Sodium tripolyphosphate (STPP), using cyclic voltametry, electrochemical spectroscopy impedance and galvanostatic discharge as techniques. The micro morphology of the surface of the modified PbO₂ electrodes is examined by scanning electron microscopy. The results show that SDS and CTAB when added in the electrolyte could refine the coating particles and change the roughness of the surface of the electrode leading to a thin film of PbO₂ with amorphous character. In addition, SDS and CTAB shift the hydrogen evolution potential towards more negative values, improve the discharge capacity of the anodic layer and accelerate the charge transfer. Under cathodic polarization, CTAB presents the lowest value of the charge transfer resistance R_ct. In the contrary, STPP shifts the oxygen evolution potential towards more positive values, passivates the surface of the electrode and inhibits completely the reaction of PbO₂ formation.     

From nickel oxalate dihydrate microcubes to NiS<Subscript>2</Subscript> nanocubes for high performance supercapacitors

In this study, NiS₂ nanocubes were successfully synthesized by a novel facile solvothermal method using NiC₂O₄·2H₂O microstructures and used as an electrode for high-performance supercapacitors. The electrochemical properties of the prepared NiS₂ electrode were studied using galvanostatic charge–discharge analysis, cyclic voltammetry (CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) studies. Its maximum specific capacitance was 2077 F g^?1 at a constant current density of about 0.65 A g^?1. Further, the EIS results confirmed the pseudocapacitive nature of the NiS₂ electrode. The experimental results suggested that the NiS₂ electro-active material demonstrates excellent electrochemical performance with high specific capacitance, low resistance, and excellent cycling stability.     

立体构造石墨烯材料对铅酸蓄电池负极性能影响的研究

以具有高比表面积、优良的导电性和高稳定性的立体构造石墨烯材料（stereotaxically-constructed graphene, SCG）作为添加剂,加入到铅酸蓄电池负极活性材料中,通过XRD、SEM和电化学测试手段系统地分析其对电池性能的影响. 结果表明,SCG材料可以抑制硫酸铅晶体的生长,促进硫酸铅向海绵状铅的转变,延缓不可逆硫酸铅在负极的积累,在0.1 C放电速率下,添加有SCG材料的铅酸蓄电池的负极活性材料的初始放电容量为173.8 mAh·g ^-1,比未添加碳材料的(151.6 mAh·g ^-1)高14%. 在高速率部分荷电状态(HRPSoC)条件下, 添加SCG材料的电池循环寿命达到10,889圈,是未在负极活性材料中添加碳材料的电池的循环寿命的303%. 这些结果验证了立体构造石墨烯材料对铅酸蓄电池的积极影响,展现了其在铅酸蓄电池中的良好的应用前景.     

Nickel foam as interlayer to improve the performance of lithium–sulfur battery

In this report, a porous, electronically conductive nickel foam foil (NFF), which is rolled for smooth surface, is introduced as an interlayer placed between the sulfur electrode and the separator to suppress the loss of active material and self-discharge behavior in lithium–sulfur (Li–S) systems. The electrodes are characterized by scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and galvanostatic charge–discharge test. The cell with the rolled NFF interlayer shows superior performance in terms of capacity utilization, reversibility, and enhanced rate capability. It exhibits reversible discharge capacity of 604 mAh g^?1 after 80 cycles at 0.2 C, which is much higher than that of pristine sulfur without NFF (424 mAh g^?1). The improvement on electrochemical performance is attributed to the 3D architecture of nickel foam foil as lithium–sulfur batteries interlayer, which can provide a good conductive network with structural stability and the porous architecture accommodating the migrating polysulfide to reduce the shuttling phenomenon during the charge–discharge processes.     

用于超级电容器电极材料的聚苯胺基碳(英文)

在不同温度下碳化硫酸掺杂的聚苯胺制备了含杂原子(氮和氧原子)的新型碳材料.分别通过扫描电镜、元素分析仪、X射线光电子能谱仪和比表面积测试仪对这些碳材料的形貌特征、元素组成、表面化学组成和比表面积进行了表征.用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法对其进行了电化学性能的研究.研究结果表明,在温度为800℃下碳化聚苯胺得到的碳有很好的电化学性能,尽管它的比表面积很小(325m·2g-1),但在0.5A·g-1电流密度下其比电容高达153F·g-1.它的高比电容可能与其含有合适比例的杂原子(氮和氧原子)有关,因为合适比例的氮和氧杂原子能够产生最大的赝电容.这些结果表明这种碳材料是一种很有发展前景的超级电容器电极材料.