锂金属负极亲锂骨架的研究进展

随着电动汽车和便携式电子产品的快速发展, 人们对于高比能二次电池的需求越来越迫切. 锂金属以其极高的理论比容量和极低的电极电势被视为下一代高比能电池理想负极材料之一. 但是, 锂枝晶的生长及体积膨胀等问题限制了金属锂负极的实际应用. 在金属锂负极中引入三维骨架可以有效抑制锂枝晶生长, 缓解体积膨胀. 其中亲锂骨架可以降低锂的形核能垒, 诱导锂的均匀成核, 更加有效地调控锂沉积行为. 本文结合国内外的研究进展总结了锂金属负极中亲锂骨架的研究成果. 根据亲锂材料的不同对亲锂骨架进行了分类, 总结了各类亲锂骨架在调控锂沉积行为和提高电池性能方面取得的成果, 并对其今后的研究和发展进行了展望.     

金属锂与水反应新释

根据标准电极电势,在碱金属Li、Na、K中,Li在水溶液中的活泼性应比K、Na强,但实际上Li与H2O反应还不如K、Na剧烈。对于这种现象,通常有两种解释,一种是“可能是因为锂不象钠那样在反应过程中熔化”,故呈固态的锂与水接触的机会不如液态钠、钾,反应速度慢;一种是“LiOH在水中溶解度较小,它覆盖在金属锂的表面上,使反应速度降低”。     

不同标态下标准电极电势间关系的热力学解释

利用标准吉布斯自由能变化ΔrGm与标准电极电势和标准反应平衡常数间的联系,分析不同标态下电极标准电极电势间的关系。根据这一思想,以水解离平衡为例,讨论了设计原电池求化学反应平衡常数的一般方法。     

热力学在无机化学“四大平衡”教学中的应用

利用化学反应吉布斯自由能变化?_rG_m~?来计算无机化学"四大平衡"的平衡常数,解释诸如沉淀-溶解平衡教学中为什么要求微溶强电解质等问题,并从化学反应等温式类推了电极反应的等温式,推导了复杂电极的标准电极电势与其简单电极的标准电极电势之间的关系,拓展了热力学在现行基础化学教学上的应用范围。     

在298K标准锌汞齐电极的标准电极电势

饱和锌汞齐电极的标准电极电势,一般是指含锌量10％的锌汞齐电极对活度为1的锌离子所产生的电极电势,ε_(Zn~2+)~0+Zn-Hg(Zn10％)=—0.7618±0.0008V。固体金属锌电极的标准电极电势是指金属锌电极对活度为1的锌离子所产生的电极电势ε_(Zn~2+)~0-Zn=0.7618V。     

AgCl/Ag标准电极电势的教学难点突破

对于有难溶物参与的电极反应,其标准电极电势的计算是教学中的一个难点。根据大一学生认知特点,通过转换视角,复习前期知识点,顺利实现计算AgCl/Ag电对标准电极电势的难点突破。     

锂金属负极的挑战与改善策略研究进展

锂金属由于其高比容量和低电极电势等优点被认为是下一代高比能量电池体系中最有潜力的负极材料。然而由于锂金属的高活性,锂负极在循环过程中会产生大量的枝晶,导致SEI(solid-electrolyte interphase)破裂,并且枝晶增加了电极与电解液的接触面积,使得副反应进一步增加。此外,脱落的枝晶形成死锂,从而降低电池的充放电库仑效率。并且不可控的锂枝晶持续生长会刺穿隔膜引发电池短路,伴随着电池热失控等安全问题。本综述基于锂负极存在的主要挑战,结合理解锂枝晶的成核生长模型等机理总结并深度分析近些年来在液态和固态电解质体系中改善锂金属负极的主要策略及其作用机理,为促进高比能量锂金属电池的应用提供借鉴参考作用。     

Mn（Ⅱ）的氢氧化物制备实验的改进

Mn2+在中性或酸性介质中比较稳定,不易被氧化,在碱性介质中却易被氧化.这可由下列标准电极电势值看出.     

新锂离子导体

在快离子导体中,锂离子导体是引入瞩目的一种,因为锂的重量轻,电极电势较负,用它作固体电解质,能够做成高能量密度的电池。但直到现在还没有找到比较满意的锂离子导体,因而仍是人们探索的对象。我国的科学工作者在利用结晶化学规律探索新锂离子导体方面取得了较好的进展。例如:Na_3Zr_2Si_2,PO_(22)(Nasicon)是很好的钠离子导体,是用Si取代     

Mn(OH)_2空气氧化反应实验与产物表征

锰属于ⅦＢ族元素 ,其价电子构型为 3ｄ54ｓ2 ,具有ｄ区元素多种氧化态的特征 ,它的氧化态表现有 + 2、+ 3、+ 4、+ 6、+ 7,锰系化合物的化学性质也是多种多样的。关于Ｍｎ(Ⅱ )的还原性已多见报道[1～ 3 ] ,在酸性介质中Ｍｎ2 + 比较稳定 ,需要强氧化剂才能将其氧化 ,而在碱性介质中Ｍｎ2 + 沉淀为Ｍｎ(ＯＨ)2 ,易被氧化 ,即使与空气接触也能被氧化成棕色的ＭｎＯ(ＯＨ)2 。2Ｍｎ(ＯＨ) 2 +Ｏ2 =2ＭｎＯ(ＯＨ) 2 ( 1 )作出上述结论的依据是Ｍｎ的标准电极电势图[3 ] :由标准电极电势图可见 ,在碱性条件下Ｏ2 有将Ｍｎ(ＯＨ) 2 氧化成ＭｎＯ…     

用E—pH图解释锌的两性

锌是一种两性金属,在酸或较浓的碱液中均可溶解而置换出氢,但在很稀的酸或水中却不易反应,尽管其中氢离子浓度比浓碱溶液中大得多。对于这个问题可根据电极电势来说明,若通过计算作出锌—水体系的电势—pH图,则能更直观地看到锌的还原性随溶液酸度改变的情况,得到更明确的解释。     

运用金属活动性顺序时常遇到的几个问题

有人提出：为什么按照电离能数据和标准电极电势数据得出的金属活动性顺序不一致?在运用过程中,为什么有时与事实似乎有矛盾等问题,现作如下介绍。1. 金属活动性顺序是根据什么排列的?     

浅谈标准电极电势表的应用

介绍了标准电极电势表在11个方面的应用。     

关于标准氢电极

在电化学教学、生产和科学研究中,电极电势是一个基本的和重要的概念。电极电势的测定在电极过程动力学、腐蚀和电势—pH图等方面都有着广泛的应用。因此,早已有文章就电极电势的有关问题进行过讨论。对于电极电势,一些物理化学教科书中大都是采用国际纯粹与应用化学联合会(IU-     

HCl-In2(SO4)3混合溶液中InCl3活度系数的测定

HCl-In2(SO4)3混合溶液中InCl3活度系数的测定;电池;标准电极电势;离子强度     

自L-双氢链糖酸内酯合成L-双氢链糖

双氢链糖酸内酯可以用钠汞齐、硼氢化钠、或铝氢化锂还原,均产生一种还原性糖和一种过度还原的物质的混合物。以铝氢化锂法产生还原性糖最高(47%)。还原产物经阳离子交换树脂除去金属离子,纸上层离法除去未反应的原料后,能与醋酸苯肼生成一种结晶苯脎,又与对-甲苯磺酰肼反应产生一种晶状对-甲苯磺酰腙,元素分析得 C_1(?)H_(20)O_6N_2S,有变旋性。对-甲苯磺酰腙经苯甲醛分解可以再生原来的还原性糖。还原性糖经硼氢化钠还原可以变为过度还原的物质。腙和脎的紫外及红外吸收光谱皆经研究。实验结果均证明还原性糖为双氢链糖,自还原产物所获得的结晶衍生物是双氢链糖的对-甲苯磺酰腙和苯脎。     

亲锂的三维二硫化锡@碳纤维布用于稳定的锂金属负极

金属锂由于其高的比容量,低的电极电势和轻质等特点被认为是下一代高能量密度锂金属二次电池负极材料的最佳选择。然而,充放电循环中不均匀的锂沉积会导致严重的体积变化和大量的锂枝晶形成,从而影响了电池的库伦效率甚至会带来严重的安全隐患。为此,本文设计了一种亲锂的三维二硫化锡@碳纤维布复合基底材料,并作为集流体将其应用于金属锂电池上。一者,高比表面积的三维碳纤维骨架可以适应充放电过程中的体积变化并且有效地降低局部电流密度,从而确保锂的均匀沉积。二者,表面修饰的SnS2层在锂沉积过程中可以形成Li-Sn合金界面层,诱导锂的沉积并降低过电势。最终,实验结果表明:使用所制备的复合集流体与金属锂搭配组成的半电池可以在5 mA·cm^-2的高电流密度下以>98%的库伦效率稳定循环100周以上。此外,在承载10 mAh·cm^-2的金属锂后,复合的锂负极无论是在对称电池还是与磷酸铁锂组装成的实际电池中,均可以在高的电流密度下实现稳定的循环。我们相信这一复合的集流体构建策略对于设计安全稳定的锂金属电池或器件具有重要意义。     

大学化学实验电势-pH曲线测定探讨

大学化学实验电势-pH曲线测定中采用的电极反应S 2H 2e-=H2S(g)的电极电势表达式有误,导致所绘制的电势-pH曲线与教科书要求不符;没有给出电极反应FeY- e-= FeY2-的标准电极电势φθ,易使学生误将电极反应Fe3 e-=Fe2 的φθ=0.771V作为电极反应FeY- e-= FeY2-的φθ;仅从两个电极反应电极电势的差值来确定脱硫氧化-还原反应的最佳pH范围不够全面,应结合溶液中络合物的稳定性、液相催化湿法脱硫原理、脱硫溶液pH对H2S吸收反应的影响、对再生反应的影响和脱硫过程的经济性等多方面考虑,使学生有全面综合的认识.     

X射线荧光光谱法测定萤石中氟化钙、二氧化硅、氧化铝、全铁的含量

应用X射线荧光光谱法(XRFS)测定了萤石中氟化钙、二氧化硅、氧化铝和全铁的含量。采用熔融法制备样块,称取粒径小于0.125mm的试样1.000g于铂坩埚中与硝酸钾0.2g、碳酸锂1.0g及无水四硼酸锂5.0g混合均匀,加入150g.L-1溴化锂溶液3滴,于1 050℃熔融20min,所得熔块用XRFS对上述4种组分进行测定。对含有还原性物质的试样采用先在铂坩埚中加入无水四硼酸锂熔融,使熔剂均匀粘涂于坩埚内壁的下部和底部,冷却后再用硝酸钾及碳酸锂按程序在低温预氧化后升至高温对样品进行熔融,所得熔块用于XRFS分析,用标准样品按试验方法制备工作曲线。应用此法分析了4个萤石样品,上述组分的测定值与化学法的测定值相符。     

地热水锂组分快捷分离纯化及同位素测定

锂是一种战略性矿产资源, 青藏高原蕴藏着富锂地热水, 锂同位素可以用来示踪其物质来源和演化过程。本文采用AG50W-X8阳离子交换树脂对地热水锂组分进行了快捷分离纯化, 建立了利用多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)测定锂同位素的方法。移取适量的地热水样品加热蒸干, 转化成0.20 mol/L HCl溶液后上柱, 继续使用0.20 mol/L HCl纯化锂组分。当洗脱液中Na/Li比值≤1.2且锂的回收率超过99%时, 可以在MC-ICP-MS上直接测定锂同位素比值。应用该方法测定了标准物质L-SVEC、IRMM-016和标准海水IAPSO的δ7Li值, 结果分别为0.01±0.34‰、-0.02±0.46‰和30.75±0.35‰, 与推荐值相符合。利用L-SVEC配制的标准溶液检查了MC-ICP-MS的长期稳定性, 外精度要好于0.4‰ (2σ)。在测定青藏高原地热水样品时, 本方法获得了准确的δ7Li值, 可为青藏高原富锂地热水的成因机制研究提供技术支撑。